Relevant bibliographies by topics / Fatigue de Contact Roulant

Contents

  1. Journal articles
  2. Dissertations / Theses
  3. Books
  4. Book chapters
  5. Conference papers
  6. Reports

Academic literature on the topic 'Fatigue de Contact Roulant'

Author: Grafiati
Published: 5 April 2025

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Journal articles on the topic "Fatigue de Contact Roulant"

1

Koltsov, Alexey, Daniel Boulanger, Zoubir Ayadi, Michel Nivoit, Jean-Paul Bettembourg, and André Galtier. "Modélisation de la fissuration en contact roulant." Mécanique & Industries 6, no. 5 (September 2005): 509–19. http://dx.doi.org/10.1051/meca:2005063.

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2

Alfredsson, B., and M. Olsson. "Standing contact fatigue." Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 22, no. 3 (March 1999): 225–37. http://dx.doi.org/10.1046/j.1460-2695.1999.00154.x.

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3

Keer, Leon M. "Mechanics of Contact Fatigue." Applied Mechanics Reviews 47, no. 6S (June 1, 1994): S194—S198. http://dx.doi.org/10.1115/1.3124405.

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Abstract:
Contact fatigue between typical machine elements such as gears, roller followers, bearings and other components involves many complex interacting features. There are the effects of geometry, mechanical properties, material properties and surface chemistry. The present discussion will center around analytical prediction techniques that are concerned only with the mechanical aspects of contact fatigue between two elements. Aspects related to the initiation of a crack under repeated loading will be discussed. The application of an approach developed by Mura, analogous to Griffith’s criterion for fracture, will be used to show how estimates of initiation life can be made and how these estimates are related to currently used ones. Once a crack has been initiated, then issues related to crack propagation become important. Some fracture mechanics based methods developed to calculate crack growth will be described along with estimates of crack propagation life.
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4

Bhowmick, Sanjit, Juan José Meléndez-Martínez, and Brian R. Lawn. "Contact fatigue of silicon." Journal of Materials Research 23, no. 4 (April 2008): 1175–84. http://dx.doi.org/10.1557/jmr.2008.0149.

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Abstract:
Macroscopic cracks in bulk silicon are generally considered to be immune to fatigue. Here, evidence for pronounced fracture-related fatigue damage in cyclic contact loading of (001) monocrystalline silicon with hard spheres of millimeter-scale radius is presented. The periodic indentation field generates ring cracks around the contact, which proliferate with continued cycling. Copious debris in the form of slabs and particulates is ejected from within the crack walls onto the specimen surface. Continued ejection leads ultimately to large-scale surface removal. The fatigue damage progressively degrades the material strength, more rapidly at higher contact load. Implications concerning the function of silicon devices, including microelectro-mechanical systems, will be briefly discussed.
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5

ALFREDSSON, B., and M. OLSSON. "Inclined standing contact fatigue." Fatigue Fracture of Engineering Materials and Structures 26, no. 7 (July 2003): 589–602. http://dx.doi.org/10.1046/j.1460-2695.2003.00628.x.

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6

Kim, Tae Wan, Sang Don Lee, and Yong Joo Cho. "Contact Fatigue Life Prediction under EHL Contact." Key Engineering Materials 297-300 (November 2005): 22–27. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.297-300.22.

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Abstract:
In this study, the simulation of contact fatigue based on stress analysis is conducted under Elastohydrodynamic Lubrication (EHL) state. To predict a crack initiation life accurately, it is necessary to calculate contact stress and subsurface stresses accurately. Contact stresses are obtained by contact analysis of a semi-infinite solid based on the use of influence functions and the subsurface stress is obtained using rectangular patch solutions. The numerical algorithm using newton-rapson method was constructed to calculate the EHL pressure. Based on these stress values, three multiaxial high-cycle fatigue criteria are used. As a result, the effects of EHL on contact fatigue life are calculated.
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7

Seo, Jung Won, Seok Jin Kwon, Hyun Mu Hur, Jae Boong Choi, and Young Jin Kim. "The Contact Fatigue Life Evaluation According to Contact Surface Removal." Key Engineering Materials 321-323 (October 2006): 640–43. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.321-323.640.

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Abstract:
Railway wheels and axles have been one of the most critical components in a railway vehicle. The service conditions of railway vehicles have became more severe in recent years due to the increase of the speed. It is very important to evaluate the reliability of wheels with regard to safety, because wheel failure can cause derailment with loss of life and property. One of the major reasons of the railway wheel damage is the contact zone failure by wheel/rail contact. One of the methods for preventing the failure and increasing the fatigue life is to grind periodically the contact surface before reaching the failure. The increase or decrease of the contact fatigue life by the surface removal of the contact surface were shown by many researchers. However, the reason why fatigue life increases or decrease has not been investigated obviously. In this study, the effect of the surface removal depth on the contact fatigue life for a railway wheel is evaluated through the employment of rolling contact fatigue tests and the finite element analysis. It is found that the contact fatigue life increased with the removal depth. But in the case that the removal depth is greater than the optimal depth, the contact fatigue life decreased. It seems to be obvious that the residual strain is the main factor determining the fatigue life according to the removal depth
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Alfredsson, B. "Applying multiaxial fatigue criteria to standing contact fatigue." International Journal of Fatigue 23, no. 6 (July 2001): 533–48. http://dx.doi.org/10.1016/s0142-1123(01)00008-1.

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De Pauw, J., P. De Baets, W. De Waele, and R. Hojjati. "Contact mechanics in fretting fatigue." International Journal Sustainable Construction & Design 3, no. 3 (November 6, 2012): 199–206. http://dx.doi.org/10.21825/scad.v3i3.20575.

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Abstract:
This paper studies the contact mechanics in a line contact during fretting fatigue conditions. Inliterature one can find numerical and analytical solutions of normal and tangential stresses for a variety ofloading cases. However, a unified solution valid for all loading cases during fretting fatigue conditions is notavailable. We present in this paper a strategy to combine existing contact mechanics theories into a unifiedcalculation procedure. Therefore, the relevant contact mechanics theories for an idealized cylinder-on-flatcontact are selected and bundled. Two clear flowcharts group the existing theories, which results in aunified strategy that can easily be implemented in a programming language. A Matlab script wasprogrammed and calculates the normal and tangential stress distribution based on the applied forces, thegeometry of the contact, the coefficient of friction and the material properties. The present theory can beused to automate the calculation of the stress distributions, or as validation of new numerical techniques.The script is modular and can be extended to calculate the lifetime of a component, by adding lifetimecriteria.
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Lee, Seung Kun, and Brian R. Lawn. "Contact Fatigue in Silicon Nitride." Journal of the American Ceramic Society 82, no. 5 (December 21, 2004): 1281–88. http://dx.doi.org/10.1111/j.1151-2916.1999.tb01908.x.

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Dissertations / Theses on the topic "Fatigue de Contact Roulant"

1

Didier, Adrien. "Mobiliser le chargement ultrasonique pour caractériser la fatigue de contact roulant : Une étude de l’amorçage." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2024. http://www.theses.fr/2024ISAL0133.

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Abstract:
Les phénomènes d’endommagements causés par la fatigue de contact roulant sur une surface indentée sont reconnus comme responsables de la majorité des dysfonctionnements de roulements aéronautiques. Ces mécanismes d’endommagements sont encore mal compris en raison d’un manque crucial de données expérimentales. En effet, ces phénomènes ne se manifestent qu’après de nombreuses années, voire plusieurs décennies de fonctionnement, ce qui rend toute analyse expérimentale conventionnelle particulièrement laborieuse et chronophage. De plus, la simulation numérique de ce type d’endommagements est actuellement impossible, tant en raison du manque de données expérimentales disponibles que du nombre extrêmement élevé de cycles à simuler. Afin de rendre accessible l’étude des sollicitations à très grand nombre de cycles, nous avons conçu un dispositif de fatigue ultrasonique capable de reproduire un trajet de chargement analogue à celui d’un roulement sur une surface indentée, avec un chargement localement multiaxial et non proportionnel. Ce parallèle entre les deux trajets de chargement a été établi grâce à des simulations numériques par éléments finis. Ainsi, le dispositif expérimental permet de simuler l’équivalent de plusieurs décennies d’utilisation, soit plusieurs milliards de cycles, en seulement quelques dizaines d’heures. Cette étude a ainsi permis d’établir de nombreux liens entre la fatigue de contact roulant et la fatigue ultrasonique. Elle a notamment permis d’expliquer le phénomène de transition des sites d’amorçage de fissures, qui se déplacent de la surface vers la profondeur du matériau, dans le cadre de la fatigue à très grand nombre de cycles. De plus, une analyse approfondie du raffinement local de la microstructure a été réalisée, mettant en évidence un lien direct avec l’amorçage en fatigue à très grand nombre de cycles. Ce phénomène de raffinement a pu être expliqué et attribué à la même cause sous-jacente dans le cas de la fatigue des roulements et de la fatigue ultrasonique : le glissement dévié des dislocations (cross-slip)
Damage phenomena caused by rolling contact fatigue on an indented surface are recognized as being responsible for the majority of failures in aerospace bearings. These damage mechanisms remain poorly understood due to a critical lack of experimental data. Indeed, such phenomena only manifest after many years, or even several decades, of operation, making conventional experimental analysis particularly labor-intensive and time-consuming. Furthermore, numerical simulation of this type of damage is currently impossible, both due to the lack of available experimental data and the extremely high number of cycles required for simulation. To enable the study of very high cycle loadings, we have designed an ultrasonic fatigue device capable of reproducing a loading path analogous to that of a bearing on an indented surface, with locally multiaxial and non-proportional loading. This parallel between the two loading paths was established using finite element numerical simulations. The experimental device thus allows simulating the equivalent of several decades of usage, or billions of cycles, in just a few tens of hours. This study has therefore established numerous connections between rolling contact fatigue and ultrasonic fatigue. In particular, it has provided an explanation for the phenomenon of crack initiation site transitions, which shift from the surface to the material’s depth in the context of very high cycle fatigue. Furthermore, an in-depth analysis of local microstructural refinement was conducted, revealing a direct link with fatigue initiation in the very high cycle regime. This refinement phenomenon was explained and attributed to the same underlying cause in both bearing fatigue and ultrasonic fatigue: cross-slip of dislocations
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2

Bonetto, Alexis. "Etude de l'indentation et de la fatigue des contacts roulants." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI030.

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Abstract:
La fatigue de surface est aujourd'hui la principale cause de défaillances des roulements. Ce type de fatigue peut se développer du simple fait de la rugosité des surfaces mais est exacerbée par la présence de défauts de surface tels que les indents. La gestion de la pollution des lubrifiants, à l'origine de l'indentation des surfaces, est très coûteuse et ne peut être parfaite puisque la pollution est à la fois présente dans les huiles neuves, générée de manière continue par les systèmes lubrifiés et introduite lors des opérations sur le système. En conséquence, les huiles charrient systématiquement des particules d'origines variées qui sont amenées dans les contacts par les systèmes de lubrification. Au passage entre les surfaces, les particules sont écrasées et indentent les surfaces, créant ainsi des défauts qui seront les sites privilégiés d'amorçage de fatigue au cours des cycles de fonctionnement suivants. Ne pouvant se prémunir de l'indentation des surfaces, une bonne compréhension des mécanismes d'indentation et de fatigue sur indent est nécessaire pour garantir la fiabilité des roulements ainsi que pour réduire les coûts liés à leur maintenance. Au cours de cette thèse, un modèle éléments finis « couplé Euler-Lagrange » est développé pour reproduire le processus d’indentation réel des roulements et en étudier les effets. Dans un second temps, la fatigue des surfaces est étudiée par l’emploi de critères de fatigue issus de la littérature dans le cadre d’un contact sec. Enfin, l’effet du lubrifiant est ajouté par la mise en place d’un solveur multigrilles permettant la résolution du problème EHD transitoire
Surface fatigue is currently the main cause of rolling element bearings failures. This type of fatigue can appear due to the presence of surface asperities but is exacerbated by the presence of surface defects such as dents. Handling the contamination of the lubricants that causes the denting of the surfaces is expensive and imperfect since the particles are not only already present in brand new oil but also generated during the operation of the system. Consequently, the lubricant carts particles of various nature into the contact. As they pass through the contact, the particles are crushed and dent the bearing surfaces, creating surface defects that will turn into initiation site for fatigue phenomena. As it is impossible to avoid debris denting, a better understanding of the denting and fatigue mechanisms is required to guarantee the reliability of the components and reduce their maintenance costs. During this PhD, a “coupled Euler-Lagrange” finite element model has been developed to reproduce the realistic debris denting process and study its effects. Then, the surface fatigue of dented surfaces was investigated using fatigue criteria in dry contact conditions. Finally, the effect of the lubricant on the dented surface was introduced using a multigrid solver for the transient EHL problem
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Potier, Karl. "Effets des faibles oscillations sur la dégradation de contacts roulants avec glissement de composants aéronautiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC035.

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Abstract:
Ces travaux de thèse concernent l’étude des effets des oscillations de faibles amplitudes sur la durée de vie en fatigue de contact pour des composants d’actionneurs de vol. Des outils théoriques et expérimentaux ont pour cela été employés.Un modèle semi-analytique de contact rugueux élasto-plastique a été codé puis utilisé. Celui-ci, couplé au modèle de Dang Van, a permis de réaliser une étude théorique de l’influence du sens de passage de contacts sur la durée de vie en fatigue. Une comparaison en fatigue entre mouvements continus et mouvements oscillants a ainsi pu être faite.Un banc bi-disque a été spécifiquement développé chez UTAS pour pouvoir réaliser des essais de fatigue de roulement aussi bien en mouvements continus qu’en mouvements oscillants. Des essais de lubrification ont été réalisés sur des éprouvettes en XD15NW et en CX13VD afin de caractériser le phénomène de faux effet Brinell. Des essais de fatigue en lubrification optimale ont finalement été réalisés sur les éprouvettes en XD15NW en mouvements continus et en mouvements oscillants, les résultats ont été comparés et mis en vis-à-vis avec ceux de l’analyse théorique
This PhD thesis is a study of small reciprocating motions effects on contact fatigue life of flight actuator components. Theoretical and practical tools are used for this purpose.A semi-analytical elasto-plastic rough contact code has been implemented and, then, used. This code, associated with Dang Van model, allowed us to perform a theoretical study of rolling direction effect on fatigue life. A comparison has been made between continuous motions and reciprocating motions.A twin-disc test bench has been specifically design at UTAS to allow us to perform rolling fatigue tests with continuous motions or with reciprocating motions. Lubrications tests have been done on XD15NW and CX13VD samples in order to study false brinelling phenomenon. Finally, fatigue tests in ideal lubrication conditions have been done on XD15NW samples with continuous motions and with reciprocating motions, results have been cross-checked each other and cross-checked with theoretical results
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Berthe, Laure. "Durée de vie des contacts rugueux roulants." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0097/document.

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Abstract:
La tenue des surfaces des contacts rugueux roulants est un problème crucial l’évaluation de la durée de vie des mécanismes. Cette durée de vie est conditionnée dès les premiers cycles par le rodage puis par les mécanismes de fatigue des surfaces. Le rodage est défini par le temps nécessaire à l’accommodation géométrique des surfaces rugueuses entre elles, à l’interface du contact. La charge transmise sur une faible aire de contact par rapport à l’aire apparente, crée des pressions importantes qui induisent de fortes contraintes en couche superficielle et des déformations plastiques de la microgéométrie. Cette plastification a lieu dans les tous premiers cycles puis la surface se stabilise, c’est le rodage. La répétition cyclique des sollicitations au cours du fonctionnement conduit enfin à l’endommagement du matériau et des avaries en surface telles que des micro-écailles. Après une étude bibliographique sur le contact roulant rugueux et les dispositifs expérimentaux existants, la difficulté de ce type d’analyse est mise en évidence. Elle consiste à effectuer un suivi en continu de l’évolution de l’état de surface du contact à une échelle suffisamment fine et précise. Une micromachine bi-disque a été développée afin de réaliser ce suivi quasi "in-situ" à l’échelle des rugosités permettant d’identifier les mécanismes de rodage et de dégradation. Un protocole expérimental précis permet de mesurer les surfaces antagonistes dans les premiers cycles correspondant au rodage. Les surfaces vierges mesurées sont utilisées comme paramètre d’entrée d’une simulation numérique du contact rugueux d’une sphère sur un plan. La déformée de surface numériquement obtenue à l’état stabilisé est comparée à celle mesurée expérimentalement à la fin du rodage. La très bonne superposition de ces résultats permet de valider cette méthode et les résultats numériques tels que les contraintes résiduelles et déformations plastiques. Les surfaces à l’état stabilisé obtenues, sont exploitées à travers différents critères de fatigue multiaxiaux. Les résultats numériques sont également comparés aux observations expérimentales pour déterminer le critère le plus adapté à cette analyse et permettant d’expliquer la formation de fissures et d’avaries de surfaces
The surface life of rolling rough contacts is an important problem in the evaluation of the life expectancy of a machine. This life span is conditioned by the first cycles of the running-in process and then by the surface fatigue. The running-in period is defined by the time necessary for the rough surfaces to accommodate. The real area of contact is small compared with the apparent area, hence the load creates important pressures which lead to important stresses in the superficial layer and to plastic deformation of the microgeometry. The plastic deformation takes place over the first cycles then the surface stabilizes, this is the end of running-in process. The repeated cyclic loading finally leads to material damage below the surface and to surface micropitting. After a bibliographical study on the rough rolling contact and the existing experimental test machines, the difficulty of analysing the roughness evolution is pointed out. It requires a precise, continuous monitoring of the contact surface evolution on a small enough scale. A two-disk micro-machine was developed to perform this almost "in situ" monitoring at the roughnesses scale, allowing one to identify the mechanisms of running-in and surface degradation. An accurate experimental protocol allows one to measure the opposing surfaces in the first cycles corresponding to the running-in period. The initial surfaces are used as entrance parameters for a numerical simulation of the rough contact of a sphere on a plane. The deformed surface numerically obtained in the stabilized state is compared with the measured one at the end of the running-in period. The very good agreement between these results allows one to validate this method and the numerical results such as the residual stresses and the plastic deformation. Different multiaxial fatigue criteria are applied to the numerical results obtained in the stabilized state. The results are compared to the experimental observations to determine the criterion that is the most suited for this analysis and allows one to explain the crack formation and surfaces damage
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Le, Marion. "Influence des liserés de carbures induits par la nitruration gazeuse sur les mécanismes de fissuration de fatigue de contacts roulants." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0102/document.

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Abstract:
La nitruration gazeuse est utilisée par les fabricants d’engrenages pour traiter la surface des dentures. En effet, l’augmentation de la dureté et l’introduction de contraintes résiduelles de compression contribuent à retarder voire inhiber l’initiation et la propagation des fissures superficielles de fatigue de contact. Cependant la majorité des aciers alliés présentent des réseaux de précipités de carbures dans la couche nitrurée. Ceux-ci ont la particularité de se retrouver aux joints de grains relativement parallèles à la surface, ce qui leurs ont attribué les surnoms de «liserés de carbures». Associés à une phase dure et fragile, ces carbures constituent des zones d’hétérogénéités. Par ailleurs, la norme pour la qualité des matériaux d’engrenages autorise une large gamme de tailles de grains, conduisant à diverses microstructures pour les couches nitrurées des aciers alliés. En effet, la morphologie des réseaux de carbures après nitruration dépend entre autres de la taille de grain de l’acier. De par le manque de travaux sur l’impact réel de ces précipités sur la fatigue de contact, la présente étude propose des analyses d’essais. Les essais consistent à reproduire de l’écaillage initié en surface sur des éprouvettes dont les couches nitrurées, issues d’un seul traitement thermochimique, présentent les mêmes propriétés mécaniques (dureté et contraintes résiduelles) mais différentes propriétés microstructurales (tailles de grains et morphologies de carbures). Les analyses ont permis de proposer des mécanismes d’initiation de micro-fissures induites en proche surface sous les conditions d’essai appliquées. Les sites d’initiation dépendent de la taille de grain de l’acier et peuvent en particulier s’établir au niveau des carbures intergranulaires. L’étude des réseaux de fissures couplée à l’analyse des contraintes résiduelles a permis d’établir des scénarii de propagation des fissures dans les couches nitrurées. Sous les conditions de contact appliquées, l’apparition de déformation plastique entraîne, par accommodation des variations de volume, la relaxation des contraintes résiduelles compressives initialement présentes dans le matériau, aux profondeurs les moins sollicitées. Ces contraintes étant moins compressives, elles libèrent les micro-fissures déjà présentes en proche surface. Dès lors, la propagation au travers des carbures qui s’apparentent à des sites privilégiés pour la croissance des fissures en cours de fatigue est possible. En particulier, ces précipités entraînent les fissures vers le cœur lorsqu’ils sont en forte densité dans les couches nitrurées, tandis que l’endommagement reste superficiel lorsque l’éloignement entre les précipités est trop important. Enfin, la continuité et la longueur des carbures augmentent localement la vitesse de propagation des fissures. Ceci se traduit par l’apparition plus rapide de l’écaillage initié en surface pour les couches nitrurées de microstructures grossières
Gas nitriding is a thermochemical surface treatment widely used by gear manufacturers to improve the rolling contact fatigue endurance of their components. Indeed, increasing the hardness and introducing compressive residual stresses to the geartooth surfaces inhibit or delay crack initiation and propagation. However, most of the alloyed steel nitrided layers show the presence of intergranular carbide networks. The precipitation of these carbides specifically occurs at parallel grain boundaries during the treatment and, being a carbon-rich phase, they are associated to tough and fragile heterogeneities. Besides, standards for gear material quality recommend a broad range of steel grain sizes which lead to various possible microstructures on gear components after nitriding. Indeed, the intergranular carbide network morphology depends on the steel grain size. Since there is no evidence regarding the real effect of the carbides on rolling contact fatigue, this work presents experimental investigations carried out on a twin-disc machine. The tests consist in reproducing surface-initiated pitting on specimens whose nitrided layers, obtained by a unique thermochemical surface treatment, display similar mechanical properties (hardness and compressive residual stresses) but different microstructures (grain sizes and carbide network morphologies). The first analysis resulted in suggesting the micro-crack nucleation mechanisms. In this study, the test conditions were chosen to induce these micro-cracks near the disc surfaces. For a given contact stress field, nucleation sites depend on the steel grain size and can take place at intergranular carbides. Investigations of crack networks led on cross sections and 3D observations by means of high energy X-ray computed tomography, coupled with compressive residual stress evolution analysis, help the authors proposing the rolling contact fatigue crack propagation scenarios in nitrided layers. When contact shear stresses locally exceed the material micro-yield shear stress limit, micro-deformations arise and add compressive residual stresses to the treated layers. To accommodate these volume variations the compressive residual stresses, initially induced by nitriding, release at depths where contact stresses are lower. The pre-existing residual stresses being less compressive, micro-cracks near the surface can propagate through the carbides that act as preferential crack growth sites. When the nitrided layers display high carbide density, the intergranular precipitates drag the cracks toward the core, whereas rolling contact fatigue failures are limited to the near surface when the distance between the precipitates is too important. Finally, the length and the continuity of the carbides, linked to the steel grain size, locally increase the crack propagation speed. This gives rise to a lower endurance to surface-initiated pitting in coarse microstructures
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Graux, Nicolas. "Caractérisation et modélisation des propriétés à la fatigue à grand nombre de cycles des aciers cémentés à partir d'essais d'auto-échauffement sous sollicitations cycliques." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0104.

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Abstract:
Le dimensionnement en fatigue à grand nombre de cycles d'un contact roulant entre des éléments ayant subi un traitement thermochimique de cémentation s'avère rapidement complexe.D'une part le traitement de cémentation apporte une hétérogénéité de propriété dans les couches supérieures de la pièce qui dépend du protocole utilisé. D'autre part le chargement de contact roulant est un chargement complexe dont le mode de défaillance en fatigue s'initie en sous-couche.Afin de limiter le temps de la caractérisation des champs de propriétés en fatigue, l'utilisation des mesures d'auto-échauffement sous sollicitation cyclique ainsi que leur interprétation par un modèle probabiliste à deux échelles est proposé. Néanmoins de par l'hétérogénéité du matériau et de par la particularité du chargement il peut s'avérer délicat d'appliquer une telle méthode d'évaluation. ll est alors proposé d'explorer ces deux difficultés de manière séparé.Pour prendre en compte l'hétérogénéité matériaux, un protocole d'analyse de courbe d'auto-échauffement basé sur une variante d'un modèle probabiliste à deux échelles et sur les mesures de taux de carbone a été proposé. Les paramètres du modèle ont été identifiés sur une classe d'acier via des mesures d'auto-échauffement réalisées sur des éprouvettes représentatives de l'hétérogénéité du au traitement de cémentation. Enfin le modèle a été validé par comparaison avec des points de fatigue expérimentaux.En ce qui concerne le chargement de contact roulant, les difficultés pour réaliser une mesure d'auto-échauffement ont mené à effectuer une première campagne de mesure sur le cas intermédiaire du contact répété. A l'aide d'un modèle analytique simple, l'évolution du champ de température a pu être reliée à un terme source de chaleur moyen dont le lien avec les mécanismes de fatigue reste à démontrer. Finalement, des prototypes de machine de contact roulant dédiés aux mesures d'auto-échauffement ont été proposés. Les mesures réalisées sur ces dernières et leur interprétation laissent à penser qu'il sera possible d'identifier des propriétés de fatigue à partir de mesure d'auto-échauffement
The rolling contact fatigue prediction between two carburizing part quickly becomes complex.On one hand, the carburizing treatment give heterogeneous properties in surface layer depending on the treatment protocol. On the other hand, the rolling contact load is a complex load with a fatigue initiation in the sub-layer. To limit the duration of the field fatigue properties characterization, self-heating measurements under cycle load are used and their interpretation by a probabilistic two scales model is proposed. Nevertheless applying this fatigue evaluation method on heterogeneous material and for rolling contact load can be difficult. ln first approach those difficulties are split.To take into account the material heterogeneity, an analysis based on a variation of one probabilistic two scales model and on carbon rate measurement is proposed. Model parameters are identified on one steel class with self-heating measurement made on specimens representative of carburizing material heterogeneity. Finally the model is validated by comparison with experimental fatigue point.Making self-heating measurement for rolling contact load is complex. Consequently a first self-heating measurement campaign is made on the intermediary case of repeated contact. With a simple analytic model, the temperature field evolution can be linked to a mean heat source whose link with fatigue mechanism must be proven. Finally, rolling contact machine prototypes are proposed. Self-heating measurement made on those prototypes and their interpretation suggest that it will be possible to identify fatigue properties with self-heating measurement
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Soua, Brahim. "Étude de l'usure et de l'endommagement du roulement ferroviaire avec des modèles d'essieux non-rigides." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529512.

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Abstract:
L'étude ferroviaire présentée dans ce mémoire traite de trois types de dégradations de profils des roues et des rails en service. Comme tous les solides devant assurer une liaison par contact, les roues et les rails ferroviaires sont affectés par des dégradations telles que l'usure et la fatigue. Dans un premier temps, on s'intéresse à l'usure régulière des profils des roues et des rails. Ce type d'usure influence en particulier la stabilité des véhicules, donc le confort et la sécurité. Nous exposons notre modèle de simulation numérique de l'usure transverse des profils ; sa validation étant assurée par des applications à des profils mesurés sur le réseau S.N.C.F. Nous abordons ensuite le phénomène d'usure irrégulière longitudinale des roues à grande vitesse. Nous traitons cette partie avec de nouvelles hypothèses sur un mécanisme d'apparition d'ondulations. L'origine de ce phénomène est due au couplage, à travers le contact, de la dynamique transversale des bogies et de la torsion de l'axe des essieux. En nous appuyant sur deux modèles de simulations numériques, nous montrons la validité des hypothèses et nous mettons en évidence le mécanisme d'usure irrégulière longitudinale des roues. La dernière partie est consacrée à la fatigue des rails soumis au contact roulant, on y étudie une forme particulière appelée le Head Checking. Une première phase, basée sur l'étude des efforts de contact dus au comportement en courbes de certains véhicules ferroviaires, nous permet d'isoler les caractéristiques du système véhicule-voie les plus contraignantes. Une seconde étape consiste à étudier les conditions d'amorçage des fissures par deux approches : le critère de Dang Van et la mécanique de l'endommagement. Les résultats obtenus nous permettent de proposer des dispositions qui semblent appropriées à la lutte contre le Head Checking.
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Smith, Lindsey. "Rolling contact fatigue in wheel-rail contact." Thesis, University of Newcastle Upon Tyne, 2007. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.438385.

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Hadfield, Mark. "Rolling contact fatigue of ceramics." Thesis, Brunel University, 1993. http://bura.brunel.ac.uk/handle/2438/6622.

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Abstract:
Ceramic/ceramic and ceramic/steel contacts under lubricated rolling conditions are studied. This work is of interest to ball bearing manufacturers as the use of ceramics in the design of these components has some advantages over traditional bearing-steel materials. Low density and increased stiffness are the mechanical properties which gas-turbine and machine tool manufacturers are most likely to realise. Much research over the past two decades on material structure, quality control and manufacturing techniques has produced a material which can seriously challenge bearing steel in ball-bearing design. This is especially the case for hybrid ball-bearings, ie ceramic balls with steel bearing races which are now used as standard components. The purpose of this study is to examine the rolling contact fatigue failure modes of ceramics. This study concentrates on silicon nitride as this material has most potential for use by industry. The primary reason for studying ceramic balls is because of interest in ball-bearing applications, hence a modified four-ball machine is employed which correctly models ball motions and precisely defines ball load. Experimental and theoretical kinematic analysis of ball motion during modified four ball machine tests is presented. The kinematic analysis reveals that in practice, lower ball tracking exists at high speeds. Test conditions of lubricated contacts under high compressive stress show delamination type failures. Delamination failures are classified in terms of propagation and initiation from scanning electron microscope observations. Residual stresses are measured on delaminated surfaces, which implies plastic deformation of the ceramic. Also, chemical analysis implies that disruption of silicon, nitrogen and oxygen levels may take place on delaminated surfaces. Experiments illustrating various fatigue failure modes using artificially pre-cracked ceramic balls in contact with a steel upper ball are presented.
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Nemeyuko, Médiateur. "Fatigue de contact de roulement." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2023_0030_NEMEYUKO.pdf.

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Abstract:
Dans ce travail, un modèle bidimensionnel par éléments finis est utilisé pour simuler la réponse mécanique d'une roue ferroviaire roulant sur un rail. Le matériau (acier pour roue) est élastoplastique avec une loi de comportement de Chaboche-Lemaitre combinant l'écrouissage isotrope et l'écrouissage cinématique non linéaire. Les contraintes et les déformations locales dans la zone près de la surface de contact roue-rail sont calculées en fonction de la charge par essieu, du coefficient de frottement et de la force centrifuge. A l'interface roue-rail, les forces tangentielles dues au frottement sont prises en compte. On suppose que le contact roue-rail est situé entre le boudin de la roue et le congé de roulement du rail pour des valeurs relativement faibles du coefficient de frottement (µ ≤ 0.05) pendant la phase de traction et entre la bande de roulement de la roue et le champignon du rail pour des valeurs relativement élevées du coefficient de frottement (0.1 ≤ µ ≤ 0.4) pendant la phase de freinage. En première approximation, on suppose que le contact roue-rail est similaire à un contact entre un cylindre et un plan, qui est linéique; ensuite on suppose que ce contact est similaire à un contact entre deux cylindres à axes perpendiculaires, qui est elliptique. Les écarts entre les résultats obtenus dans le cas linéique et ceux obtenus dans le cas elliptique ont été analysés. Pour valider le modèle numérique du contact roue-rail, on compare les évolutions des contraintes normales et de cisaillement obtenues analytiquement par la théorie du contact de Hertz (en élasticité plane) dans Matlab et celles obtenues numériquement sous Abaqus. La quantification de l'endommagement par fatigue de contact de roulement est réalisée en utilisant le critère de fatigue multiaxiale modifié de Jiang-Sehitoglu et le calcul de la durée de vie d'une roue ferroviaire N_f est effectuée à l'aide de la relation entre le paramètre de fatigue maximum FP_max et la loi de Smith-Watson-Topper sur un plan critique où s'amorce une fissure de fatigue. Le diagramme d'accommodation a été construit en considérant une roue ferroviaire sans défaut dans le cas d'un contact roue-rail linéique et le cas d'un contact roue-rail elliptique. La fatigue de contact de roulement d'une roue ferroviaire a été étudiée par la technique de sous modélisation. Un défaut géométrique est inséré dans la section de la roue ferroviaire afin d'étudier son effet, notamment celui de sa forme, sur la fatigue de contact de roulement. Ce défaut est situé à une profondeur où se situe la valeur maximale de la contrainte de cisaillement tau_max. Les résultats obtenus dans le cas sans défaut, dans le cas d'un défaut circulaire et dans le cas d'un défaut elliptique ont été comparés. L'influence des paramètres du matériau sur la fatigue de contact de roulement d'une roue ferroviaire dans le cas sans défaut et dans le cas avec un défaut circulaire a été étudiée. L'influence de la force centrifuge a été étudiée dans le cas sans défaut
In this work, a two-dimensional finite element model is used to simulate the mechanical response of a wheel rolling on a rail. The material (wheel steel) is elastoplastic with a Chaboche-Lemaitre behavior law combining isotropic and nonlinear kinematic strain hardening. The local stresses and strains in the area near the wheel-rail surface are calculated as a function of axle load, friction coefficient, and centrifugal force. At the wheel-rail interface, tangential forces due to friction are taken into account. It is assumed that the wheel-rail contact is located between the wheel flange and the rail gauge corner for relatively low values of the friction coefficient (µ ≤ 0.05) during the traction phase and between the wheel tread and the rail head for relatively high values of the friction coefficient (0.1 ≤ µ ≤ 0.4) during the braking phase. As a first approximation, we assume that the wheel-rail contact is similar to a contact between a cylinder and a plane, which is linear; then we assume that this contact is similar to a contact between two cylinders with perpendicular axes, which is elliptical. The differences between the results obtained in the linear case and those obtained in the elliptical case are studied. To validate the numerical model of the wheel-rail contact, the evolution of the normal and shear stresses obtained analytically by the Hertz contact theory (plane elasticity) in Matlab and those obtained numerically in Abaqus are compared. The quantification of rolling contact fatigue damage is performed using the modified Jiang-Sehitoglu multiaxial fatigue criterion and the calculation of the life of a railway wheel N_f is performed using the relationship between the maximum fatigue parameter FP_max and the Smith-Watson-Topper law on a critical plane where a fatigue crack initiates. The shakedown map was constructed considering a defect-free wheel in the case of a linear wheel-rail contact and in the case of elliptical wheel-rail contact. The rolling contact fatigue of a railway wheel has been studied by the sub-modeling technique. A geometric defect is inserted in the railway wheel section to study its effect, particularly the effect of its shape, on rolling contact fatigue. This defect is located at a depth where the maximum value of the shear stress tau_max is located. The results obtained in the case without defect, in the case of a circular defect, and in the case of an elliptical defect were compared. The influence of the material parameters on the rolling contact fatigue of the railway wheel in the case without defect and in the case with a circular defect was studied. The influence of the centrifugal force was studied in the case without defect
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Books on the topic "Fatigue de Contact Roulant"

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Hadfield, Mark. Rolling contact fatigue of ceramics. Uxbridge: Brunel University, 1993.

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2

Danyluk, Michael, and Anoop Dhingra. Rolling Contact Fatigue in a Vacuum. Cham: Springer International Publishing, 2015. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-11930-4.

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3

Bolotin, V. V. Mechanics of fatigue. Boca Raton: CRC Press, 1999.

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4

United States. National Aeronautics and Space Administration., ed. investigation of rolling contact fatigue of ball bearings. Washington, D.C: National Aeronautics and Space Administration, 1988.

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5

A, Hills D. Mechanics of fretting fatigue. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1994.

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6

Townsend, Dennis P. Surface pitting fatigue life of noninvolute, low-contact-ratio gears. [Washington, D.C.]: NASA, 1990.

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7

United States. Army Aviation Systems Command. and United States. National Aeronautics and Space Administration., eds. Surface pitting fatigue life of noninvolute, low-contact-ratio gears. [Washington, D.C.]: NASA, 1990.

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8

1948-, Mutoh Y., Kinyon S. E. 1966-, and Hoeppner David W, eds. Fretting fatigue: Advances in basic understanding and applications. W. Conshohocken, PA: ASTM, 2003.

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9

Contact, Fatigue Symposium (1988 Cambridge UK). Contact fatigue: [papers presented at a symposium] 29 September 1988, Cambridge UK. [Guildford]: [Butterworths], 1988.

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10

Lewicki, David G. Predicted effect of dynamic load on pitting fatigue life for low-contact-ratio spur gears. [Washington, DC]: National Aeronautics and Space Administration, Scientific and Technical Information Branch, 1986.

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Book chapters on the topic "Fatigue de Contact Roulant"

1

Dang Van, Ky. "Contact Fatigue." In Fatigue of Materials and Structures, 231–70. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2013. http://dx.doi.org/10.1002/9781118616994.ch6.

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2

Datsyshyn, Oleksandra, and Volodymyr Panasyuk. "Rolling Contact Fatigue." In Structural Integrity, 139–254. Cham: Springer International Publishing, 2019. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-23069-2_4.

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3

Kapoor, Ajay, Iman Salehi, and Anna Maria Sri Asih. "Rolling Contact Fatigue (RCF)." In Encyclopedia of Tribology, 2904–10. Boston, MA: Springer US, 2013. http://dx.doi.org/10.1007/978-0-387-92897-5_287.

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4

Kang, Young Sup. "Rolling Bearing Contact Fatigue." In Encyclopedia of Tribology, 2820–24. Boston, MA: Springer US, 2013. http://dx.doi.org/10.1007/978-0-387-92897-5_375.

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5

Kim, Tae Wan, Sang Don Lee, and Yong Joo Cho. "Contact Fatigue Life Prediction under EHL Contact." In Key Engineering Materials, 22–27. Stafa: Trans Tech Publications Ltd., 2005. http://dx.doi.org/10.4028/0-87849-978-4.22.

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6

Tallian, Tibor E. "Profilometric Roughness and Contact Fatigue." In Approaches to Modeling of Friction and Wear, 152–54. New York, NY: Springer New York, 1988. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4612-3814-0_24.

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7

Hejnová, Monika. "Assessment of the Rolling Contact Fatigue." In Mechanisms, Transmissions and Applications, 89–98. Cham: Springer International Publishing, 2017. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-60702-3_10.

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8

Dubourg, M. C., and J. J. Kalker. "Crack Behaviour under Rolling Contact Fatigue." In Rail Quality and Maintenance for Modern Railway Operation, 373–84. Dordrecht: Springer Netherlands, 1993. http://dx.doi.org/10.1007/978-94-015-8151-6_30.

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9

Danyluk, Michael, and Anoop Dhingra. "Rolling Contact Fatigue in High Vacuum." In Rolling Contact Fatigue in a Vacuum, 53–85. Cham: Springer International Publishing, 2014. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-11930-4_4.

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Ceseracciu, Luca, Francis Chalvet, Emilio Jiménez-Piqué, Marc Anglada, and Goffredo de Portu. "Contact Fatigue in Ceramic Laminated Composites." In Fractography of Advanced Ceramics II, 222–29. Stafa: Trans Tech Publications Ltd., 2005. http://dx.doi.org/10.4028/0-87849-973-3.222.

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Conference papers on the topic "Fatigue de Contact Roulant"

1

Li, Wenjuan, Cheng Qian, Hexiang Wang, Shengxing Wei, Dezhen Yang, Bo Sun, Yi Ren, and Zili Wang. "Contact Fatigue Strength Reliability Assessment of Transmission Gears Considering Assembly Uncertainty." In 2023 14th International Conference on Reliability, Maintainability and Safety (ICRMS), 1104–12. IEEE, 2023. http://dx.doi.org/10.1109/icrms59672.2023.00191.

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2

Lin, Hong, Robert R. Binoniemi, Gregory A. Fett, and Mick Deis. "Contact Fatigue Tests and Contact Fatigue Life Analysis." In SAE 2005 World Congress & Exhibition. 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA, United States: SAE International, 2005. http://dx.doi.org/10.4271/2005-01-0795.

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3

Zhou, Rao-Sheng, and Harvey P. Nixon. "A Contact Stress Model for Predicting Rolling Contact Fatigue." In International Off-Highway & Powerplant Congress & Exposition. 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA, United States: SAE International, 1992. http://dx.doi.org/10.4271/921720.

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4

Cummings, Scott M., Patricia Schreiber, and Harry M. Tournay. "Parametric Simulation of Rolling Contact Fatigue." In ASME 2008 Rail Transportation Division Fall Technical Conference. ASMEDC, 2008. http://dx.doi.org/10.1115/rtdf2008-74012.

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Abstract:
Simulations of dynamic vehicle performance were used by the Wheel Defect Prevention Research Consortium (WDPRC) to explore which track and vehicle variables affect wheel fatigue life. A NUCARS® model was used to efficiently examine the effects of a multitude of parameters including wheel/rail profiles, wheel/rail lubrication, truck type, curvature, speed, and track geometry. Results from over 1,000 simulations of a loaded 1,272 kN (286,000-pound) hopper car are summarized. Rolling contact fatigue (RCF) is one way that wheels can develop treads defects. Thermal mechanical shelling (TMS) is a subset of wheel shelling in which the heat from tread braking reduces a wheel’s fatigue resistance. RCF and TMS together are estimated to account for approximately half of the total wheel tread damage problem [1]. Other types of tread damage can result from wheel slides. The work described in this paper concerns pure RCF, without regard to temperature effects or wheel slide events. Much work has been conducted in the past decade in an attempt to model the occurrence of RCF on wheels and rails. The two primary methods that have gained popularity are shakedown theory and wear model. The choice of which model to use is somewhat dependent on the type of data available, as each model has advantages and disadvantages. The wear model was selected for use in this analysis because it can account for the effect of wear on the contacting surfaces and is easily applied to simulation data in which the creep and creep force are available. The findings of the NUCARS simulations in relation to the wear model include the following: • Degree of curvature is the single most important factor in determining the amount of RCF damage to wheels; • The use of trucks (hereafter referred to as M-976) that have met the Association of American Railroads’ (AAR) M-976 Specification with properly maintained wheel and rail profiles should produce better wheel RCF life on typical routes than standard trucks; • In most curves, the low-rail wheel of the leading wheelset in each truck is most prone to RCF damage; • While the use of flange lubricators (with or without top of rail (TOR) friction control applied equally to both rails) can be beneficial in some scenarios, it should not be considered a cure-all for wheel RCF problems, and may in fact exacerbate RCF problems for AAR M-976 trucks in some instances; • Avoiding superelevation excess (operating slower than curve design speed) provides RCF benefits for wheels in cars with standard three-piece trucks; • Small track perturbations reduce the overall RCF damage to a wheel negotiating a curve.
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5

Nishida, S. I., N. Hattori, Y. Nakabaru, and A. Tsuchiyama. "Fatigue strength improvement of Ti alloy with DLC coating." In CONTACT/SURFACE 2007. Southampton, UK: WIT Press, 2007. http://dx.doi.org/10.2495/secm070011.

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6

Hattori, T., M. Yamashita, and N. Nishimura. "Features of fretting fatigue strength/life and its mechanical considerations." In CONTACT/SURFACE 2007. Southampton, UK: WIT Press, 2007. http://dx.doi.org/10.2495/secm070271.

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7

Morino, K., N. Kawagoishi, K. Yamane, and K. Fukada. "Fatigue strength of a radical nitrided Ni-base super alloy." In CONTACT/SURFACE 2009. Southampton, UK: WIT Press, 2009. http://dx.doi.org/10.2495/secm090161.

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8

Van Wittenberghe, J., P. De Baets, W. De Waele, and S. Van Autrève. "Numerical and experimental study of the fatigue of threaded pipe couplings." In CONTACT/SURFACE 2009. Southampton, UK: WIT Press, 2009. http://dx.doi.org/10.2495/secm090151.

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Kawagoishi, N., T. Nagano, M. Goto, Y. Maeda, and M. Moriyama. "Effect of humidity on fatigue strength of shot peened maraging steel." In CONTACT/SURFACE 2009. Southampton, UK: WIT Press, 2009. http://dx.doi.org/10.2495/secm090181.

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10

Akamatsu, Yoshinobu. "Peeling Damage Due to Rolling Contact Fatigue." In 1989 SAE International Off-Highway and Powerplant Congress and Exposition. 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA, United States: SAE International, 1989. http://dx.doi.org/10.4271/891909.

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Reports on the topic "Fatigue de Contact Roulant"

1

Wereszczak, A. A., W. Wang, Y. Wang, M. Hadfield, W. Kanematsu, T. P. Kirkland, and O. M. Jadaan. Rolling Contact Fatigue of Ceramics. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), August 2006. http://dx.doi.org/10.2172/947387.

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2

Wereszczak, Andrew A., W. Wang, Y. Wang, M. Hadfield, W. Kanematsu, Timothy Philip Kirkland, and Osama M. Jadaan. Rolling Contact Fatigue of Ceramics. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), September 2006. http://dx.doi.org/10.2172/947572.

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Cao Romero, Julio A., Jorge Reyes-Avendaño, Julio Soriano, Leonardo Farfan-Cabrera, and Ali Erdemir. A Pin-on-Disc Study on the Electrified Sliding Wear of EVs Powertrain Gears. SAE International, March 2022. http://dx.doi.org/10.4271/2022-01-0320.

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Abstract:
In contrast to conventional powertrains from internal combustion engine vehicles (ICEV), the tribological performance of powertrains of electric vehicles (EVs) must be further evaluated by considering new critical operating conditions such as electrical environments. The operation of any type of electric motor produces shaft voltages and currents due to various hardware configurations and factors. Furthermore, the common application of inverters intensifies this problem. It has been reported that the induced shaft voltages and currents can cause premature failure problems in tribological components such as bearings and gears due to accelerated wear and/or fatigue. It is ascribed to effects of electric discharge machining (EDM), also named, sparking wear caused by shaft currents and poor or increasingly diminishing dielectric strength of lubricants. A great effort has been done to study this problem in bearings, but it has not yet been the case for gears. Considering that EVs powertrains can be configurated with an electric motor coupled to a single-speed or multi-speed transmission, it is expected that shaft currents can also affect gears to some extent. The pin-on-disc test has been widely used to study sliding wear of gear materials under comparable or realistic operating conditions. This accelerated test is effective for screening materials, lubricants and operating conditions allowing evaluations of their friction and wear properties. However, it has not been implemented for studying gear materials under electrified environments. Thus, this paper aims to explore the friction coefficient and wear of gear materials under non-electrified and electrified sliding in a pin-on-disc tester applying typical of EVs powertrain shaft currents during sliding. The tests were carried out at two different DC currents under comparable gear dry and lubricated sliding contact conditions. Friction coefficient, wear volumes and morphologies were evaluated and reported in this work.
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