Elastic systems with frictional interfaces subjected to periodic loading are often found to 'shake down' in the sense that frictional slip ceases after the first few loading cycles. The similarities in behaviour between such systems and monolithic bodies with elasticplastic constitutive behaviour have prompted various authors to speculate that Melan's theorem might apply to them-i.e. that the existence of a state of residual stress sufficient to prevent further slip is a sufficient condition for the system to shake down.In this article, we prove this result for 'complete' contact problems in the continuum formulation for systems with no coupling between relative tangential displacements at the interface and the corresponding normal contact tractions. This condition is satisfied for the contact of two half spaces, or of a rigid body with a half space if Dundurs' constant β = 0. It is also satisfied for the contact of two symmetric bodies of similar materials at the plane of symmetry.
RésuméAdaptation dans les problèmes de contact avec frottement de milieux continus. Les systèmes élastiques comportant des interfaces en contact frottant, soumis à des chargements périodiques, « s'adaptent » souvent dans le sens où le glissement cesse après les premiers cycles de chargement. Les similitudes entre le comportement de tels systèmes et celui de corps monolithiques à comportement constitutif élasto-plastique ont incité divers auteurs à penser que le théorème de Melan pourrait s'y appliquer-ce qui signifierait que l'existence d'un état d'efforts résiduels suffisants pour empêcher la poursuite du glissement est une condition suffisante pour que le système s'adapte. Dans cet article, nous prouvons ce résultat pour des problèmes « complets » de contact entre milieux continus, dans le cas de systèmes sans couplage entre les déplacements tangentiels relatifs à l'interface et les tractions normales de contact correspondantes. Cette condition est satisfaite pour le contact de deux demi-espaces, ou d'un corps rigide et d'un demi-espace, si la constante β de Dundurs est nulle. Elle est également satisfaite pour le contact de deux corps symétriques constitués de matériaux semblables.
J.R. Barber et al. / C. R. Mecanique 336 (2008) 34-41
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Version française abrégéeDans un article précédent [6] nous avons établi une version du théorème de Melan pour le frottement de Coulomb et pour les systèmes discrets « désaccouplés », dans lesquels les déplacements relatifs tangentiels à l'interface (glissement) ne produisent pas de tractions normales de contact et le secteur de contact reste constant. Ici nous prouvons le théorème correspondant pour les milieux continus.Nous commençons, dans l'Éq. (4), par définir l'opérateur linéaire L 1 reliant la traction tangentielle q au point (x, y) au déplacement tangentiel s en (ξ, η). Une condition nécessaire pour l'adaptation est l'existence d'une distribution de glissements et d'une traction correspondanteq qui, superposée à la solution ne comportant aucun glissement, engendre une traction su...