Un modèle micromécanique est proposé pour une collection de zones cohésives insérées entre toutes les mailles d'une discrétisation de type éléments finis cohésifs-volumiques. Le principe de l'approche consiste à introduire un composite équivalent 'matrice-inclusions' comme une représentation de la discrétisation cohésive-volumique. Le modèle obtenu à l'aide de techniques d'homogénéisation (schéma de Hashin Shtrikman et approche de P. Ponte Castañeda) permet de décrire le comportement macroscopique élastique, fragile et ductile.Il est valable quel que soit le taux de triaxialité appliqué et la forme de la loi cohésive retenue, et permet de relier d'une façon explicite les propriétés macroscopiques du matériau aux différents paramètres cohésifs ainsi qu'à la densité de maillage.Un premier résultat est l'établissement d'un critère pratique permettant de définir les raideurs cohésives au regard de la souplesse additionnelle inhérente à l'utilisation des modèles de zones cohésives intrinsèques. L'extension du modèle au cas de la rupture fragile et ductile, permet d'obtenir d'autres critères pratiques pour calibrer les autres paramètres cohésifs (contrainte cohésive maximale, ouverture critique, énergie de fissuration, ...). L'utilisation couplée des critères obtenus permet une calibration inverse des paramètres de la loi cohésive en fonction des propriétés macroscopiques du matériau et de la taille de maillage. De fait il est possible de prédire un comportement homogène global indépendamment de la taille du maillage. / In this study a micromechanical model is proposed for a collection of cohesive zone models embedded between two each elements of a standard cohesive-volumetric finite element method. An equivalent 'matrix-inclusions' composite is proposed as a representation of the cohesive-volumetric discretization. The overall behaviour is obtained using homogenization approaches (Hashin Shtrikman scheme and the P. Ponte Castañeda approach). The derived model deals with elastic, brittle and ductile materials. It is available whatever the triaxiality loading rate and the shape of the cohesive law, and leads to direct relationships between the overall material properties and the local cohesive parameters and the mesh density.First, rigorous bounds on the normal and tangential cohesive stiffnesses are obtained leading to a suitable control of the inherent artificial elastic loss induced by intrinsic cohesive models. Second, theoretical criteria on damageable and ductile cohesive parameters are established (cohesive peak stress, critical separation, cohesive failure energy, ...). These criteria allow a practical calibration of the cohesive zone parameters as function of the overall material properties and the mesh length.The main interest of such calibration is its promising capacity to lead to a mesh-insensitive overall response in surface damage.

<p>Detta examensarbete har utförts på Fläktwoods AB i Växjö, som producerar stora axialfläktar för olika industriapplikationer. Syftet är att öka kunskapen om fettsmorda axiella kullager genom FE analyser.</p><p>Projektet har genomförts i fem delsteg för att avgöra påverkan av en eller några få parametrar i taget. De studerade parametrarna är: elementstorlek, kontaktstyvhet, last, lagergeometri (dvs. oskulation), ickelinjär geometri och ickelinjära materialegenskaper (dvs. plasticitet).</p><p>Slutsatsen är att elementstorleken bör väljas fint nog för att ge ett jämnt resultat men grovt nog för att beräkningstiden skal vara rimlig. Kontaktstyvheten har inte stor, men tydlig, inverkan på kontakttrycket och penetrationen. Förändringar av oskulationen leder till förändringar i kontaktellipsens form medan olika laster inte påverkar formen på ellipsen, utan snarare storleken. När det handlar om plasticitet är sträckgränsen den viktigaste faktorn att beakta.</p> / <p>This thesis project was carried out at Fläktwoods AB in Växjö who produces large axial fans for different industry applications. The purpose is to increase the knowledge of grease lubricated axial ball bearings through FE analyses.</p><p>The project was executed into five sub steps to determine the influence of one or few parameters at a time. The studied parameters are: mesh density, contact stiffness, load, bearing geometry (i.e. osculation), geometrical nonlinearity and material nonlinearity (i.e. plasticity).</p><p>It is concluded that the mesh density should be selected fine enough to give a smooth result but course enough to give a reasonable calculation time. The contact stiffness has not a major, but a clear, impact on the contact pressure and penetration. Changes of the osculation lead to changes of the contact ellipse shape and applying different load level does not affect the shape of the ellipse but rather the size. When dealing with plasticity the yield strength is the most important factor to take in consideration.</p>

Detta examensarbete har utförts på Fläktwoods AB i Växjö, som producerar stora axialfläktar för olika industriapplikationer. Syftet är att öka kunskapen om fettsmorda axiella kullager genom FE analyser. Projektet har genomförts i fem delsteg för att avgöra påverkan av en eller några få parametrar i taget. De studerade parametrarna är: elementstorlek, kontaktstyvhet, last, lagergeometri (dvs. oskulation), ickelinjär geometri och ickelinjära materialegenskaper (dvs. plasticitet). Slutsatsen är att elementstorleken bör väljas fint nog för att ge ett jämnt resultat men grovt nog för att beräkningstiden skal vara rimlig. Kontaktstyvheten har inte stor, men tydlig, inverkan på kontakttrycket och penetrationen. Förändringar av oskulationen leder till förändringar i kontaktellipsens form medan olika laster inte påverkar formen på ellipsen, utan snarare storleken. När det handlar om plasticitet är sträckgränsen den viktigaste faktorn att beakta. / This thesis project was carried out at Fläktwoods AB in Växjö who produces large axial fans for different industry applications. The purpose is to increase the knowledge of grease lubricated axial ball bearings through FE analyses. The project was executed into five sub steps to determine the influence of one or few parameters at a time. The studied parameters are: mesh density, contact stiffness, load, bearing geometry (i.e. osculation), geometrical nonlinearity and material nonlinearity (i.e. plasticity). It is concluded that the mesh density should be selected fine enough to give a smooth result but course enough to give a reasonable calculation time. The contact stiffness has not a major, but a clear, impact on the contact pressure and penetration. Changes of the osculation lead to changes of the contact ellipse shape and applying different load level does not affect the shape of the ellipse but rather the size. When dealing with plasticity the yield strength is the most important factor to take in consideration.