Davidovich, número 18 del mundo, ganaba 7-6(4) y 4-0 cuando empezó a acusar problemas físicos que le llevaron a perder los cinco juegos siguientes ante Fonseca.
Con 5-4 abajo en el segundo set, Davidovich se retiró.
El andaluz también venía de abandonar el Masters 1.000 de Canadá, retirándose de su duelo de octavos de final contra el ruso Andrey Rublev en el tercer set por dolores abdominales.
El español, que hace dos semanas disputó la final del Abierto de Washington -derrotado por del australiano Alex de Minaur-, está en la mejor posición de su carrera en el escalafón de la ATP.
Fonseca disputará la tercera ronda contra el ganador del partido entre el italiano Flavio Cobolli y el francés Terence Atmane.