Material fatigue simulation using a periodic time-homogenisation method

Abstract

This paper deals with the numerical simulation of combined cycle fatigue, which is characterised by two periodic loads, whose frequencies are very different one from the other. Rather than using classical fatigue life estimations, a time transient evolution model is solved using a periodic time-homogenisation method. This latter is based on the assumption that the time scales associated with the two periodic loads are decoupled. Different results on academic as well as industrial examples are presented. An extension of the proposed method up to three time scales is eventually proposed in order to speed up the numerical simulations.

On considère ici la simulation numérique de la fatigue à cycles combinés (CCF), caractérisée par deux chargements périodiques de fréquences très différentes. Plutôt que d’utiliser les méthodes classiques de durée de vie en fatigue, on souhaite utiliser un modèle temporel d’évolution dont l’exploitation numérique est rendue possible par une méthode d’homogénéisation périodique en temps. Cette méthode repose sur une hypothèse de séparation des échelles de temps liées aux deux chargements périodiques. Différents résultats surdes exemples académiques et industriels sont présentés. Une extension de la méthode à trois échelles de temps est enfin proposée afin d’accélérer encore plus les calculs.

Keywords:

• periodic homogenisation
• time multiscale
• combined cycle fatigue
• dynamics

Mots-clés:

• homogénéisation périodique
• multiéchelles en temps
• fatigue à cycles combinés
• dynamique

Notes

1. PREdictive MEthods for Combined CYcle fatigue in gas turbines, EU Project (6th RTD Framework programme), http://premeccy.mecc.polimi.it/.