Quantification of damage and fatigue life under random loading

Abstract

The fatigue of components and structures under real stress is a very complex process that appears at the grain scale. The present work is to highlight a variable loading fatigue life prediction process using the Rain-flow cycle count method and cumulative damage models. Four damage cumulative models are retained and used to estimate the lifetime and to evaluate the indicator of the damage (D) namely: the model Miner, the model of the damaged stress "DSM", the theory unified and finally Henry's law.

The first step of the present study consists in the implementation of the organigram of all methods (Rainflow method coupled to the cumulative damage models) in a Matlab program and the second step is estimation of the lifetime and evaluation of the damage indication in the real-time to the studied structure.

Résumé

La fatigue des composants et des structures sous sollicitations réelles, est un processus très complexe qui apparaît à l’échelle des grains. Le présent travail à pour but de mettre en évidence un processus de prévision de la durée de vie en fatigue sous chargement variable par le biais de la méthode de comptage de cycles Rainflow et des modèles de cumul de l'endommagement. Quatre  modèles de cumul d’endommagement sont retenus et utilisés pour estimer la durée de vie et d'évaluer l’indicateur de l’endommagement (D) à savoir : le modèle Miner, le modèle de la contrainte endommagée « DSM », la théorie unifiée et enfin la loi d’Henry.

La première étape de la présente étude consiste en l’implémentation des organigrammes de toutes les méthodes (méthode Rainflow couplée aux modèles de cumul du dommage) dans un programme Matlab suivie par l’estimation de la durée de vie et l’évaluation de l’indication de l’endommagement à temps réel de la structure étudiée.