Author: Hana Jerbi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 161
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Ce travail s'attardera sur deux types de dégradation par fretting, l'usure et l'endommagement par dégradation des propriétés matériaux. Une loi d'usure énergétique sera utilisée pour quantifier l'usure en glissement total d'un contact revêtu. Un modèle d'endommagement basé sur le concept de la déformation équivalente sera utilisé pour étudier l'évolution de l'endommagement dans un contact revêtu. L'analyse d'un problème de contact requiert un outil de calcul à la fois robuste et rapide. Dès lors des simulations d'usure et d'endommagement cyclique peuvent être réalisées en un temps court. Pour atteindre cet objectif, un code de contact basé sur une méthode semi-analytique est utilisé. Des solutions analytiques élémentaires permettent de relier les sollicitations normales et tangentielles aux déplacements élastiques résultants des surfaces en contact. Ces déplacements élastiques sont alors exprimés par un double produit de convolution discret entre des coefficients d'influence et les sollicitations dans le contact. La prise en compte d'un revêtement nécessite l'intégration d'un modèle d'homogénéisation dans le code de contact. Une technique d'enrichissement via la méthode de l'inclusion équivalente d'Eshelby, dans laquelle la contribution d'une ou plusieurs inclusions est superposée à la solution en élasticité, est utilisée. Le modèle de comportement revêtement/substrat peut être validé par comparaison avec les résultats obtenus avec un modèle basé sur les techniques Multigrille. La loi d'usure est ensuite implémentée, et une simulation d'usure est alors entreprise. Des simulations d'usure sont effectuées pour un contact poinçon-plan en glissement total. Les résultats numériques d'usure sont comparés à des essais antérieurs effectués par le LTDS. Pour l'endommagement, des calculs analytiques sont premièrement effectués permettant d'analyser le comportement endommageable sous chargement cyclique uniaxial. Le modèle de Mazars est ensuite adapté au problème de contact et implémenté ; des simulations sont alors menées pour étudier le comportement élasto-endommageable du contact sous chargement de fretting.
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Les pieds d'aubes de soufflantes de turboréacteurs font face à des sollicitations de type fretting. Il en résulte deux endommagements possibles. L'amorçage et propagation de fissures et l'usure des surfaces en contact. Ce travail s'attardera sur le second point. Des lois d'usure basées sur un critère énergétique seront utilisées pour quantifier l'usure d'un contact mécanique. L'analyse fine du contact aube-disque ou de tout autre contact requiert un outil de calcul à la fois robuste et rapide. Dés lors, la loi d'usure choisie peut être implémentée et des prédictions d'usure peuvent être faites en un temps très court. Pour mener à bien cet objectif, un code de contact dit semi-analytique est développé. La structure est simplifiée en supposant un contact entre deux massifs élastiques semi-infinis. Des solutions analytiques donnant les contributions élémentaires de chargements normaux et tangenciels constants sur une surface rectangulaire sont utilisées pour obtenir par sommation les déplacements élastiques de la surface chargée. Les déplacements élastiques sont alors exprimés par un double produit de convolution discret entre des coefficients d'influence et les pressions et cisaillements dans le contact.
Author: Jean Meriaux Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 206
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L’optimisation du dimensionnement des structures passe par une meilleure connaissance de leur mode d’endommagement. Cette étude se focalise donc sur la caractérisation de l’endommagement du contact aube/disque des moteurs aéronautique. Cet assemblage mécanique est soumis a une combinaison d’un effort normal (force centrifuge) et tangentiel (dynamique de l’aube). La portée du disque en Ti-6Al-4V subi donc un chargement complexe de type fretting fatigue. Ce type de sollicitation entraine, entre autre dégradation, de la fissuration dont la modélisation expérimentale et numérique est rendue difficile par les limitations des moyens et des connaissances actuelles. Le premier objectif de ce travail de thèse est de développer un moyen d’essai et une instrumentation associée afin d’étudier de façon qualitative et quantitative la fissuration d’un contact Ti-6Al-4V/Ti-6Al-4V. Le second but est d’utiliser les données issues de ce moyen expérimental afin de proposer un modèle de prédiction des durées de vie de cet assemblage. Un montage inédit de fretting fatigue double vérin mono-contact a été mis en place avec une instrumentation nouvelle pour ce type d’essai : suivi de fissuration par suivi de potentiel et par émission acoustique. Une attention particulière a été apportée aux calibrations et aux méthodologies expérimentales. Ce banc d’essai permet notamment de simuler des efforts de fretting applique en phase ou alors de telle manière a simuler un vrai cycle de vol. Cet outil a permis de décrire quantitativement les premières courbes de Wohler en fretting à amorçage (Effort de fretting vs Nombre de cycles à amorçage) pour deux configurations de contact (cylindre/plan et plan/plan). Les impacts des différents paramètres de fretting sur l’amorcage ont pu être quantifies. Les paramètres influant sont : la configuration du contact, les niveaux des efforts appliques et leur mode de combinaison (cycles en phase ou cycles de type vol). De plus des courbes de cinétique de propagation des fissures ont pu être extraites des différents essais, montrant un fort impact du fretting sur les vitesses de propagation des fissures. Une analyse qualitative via l’émission acoustique a montré un mécanisme d’amorçage et de propagation en 3 étapes suivant la perte d’influence du contact. Un modèle de prédiction de l’amorçage et de simulation de la propagation des fissures a été mis en place. Bien que limite dans la prise en compte des effets gradients (approches non locales), ce modèle se montre très performant surtout dans sa capacité à utiliser les données expérimentales dans l’identification des lois d’amorçage ou de propagation. Ce travail a donc permis d’importantes avancées dans la compréhension des mécanismes de fissuration et dans leur modélisation ouvrant ainsi la porte vers une prédiction fiable de l’endommagement des contacts aube/disque.
Author: Popov Valentin L. Publisher: Éditions Cépaduès ISBN: 2383951064 Category : Science Languages : fr Pages : 19
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Orienté vers l’application, cet ouvrage introduit le lien entre la mécanique des contacts et le frottement, et permet ainsi une compréhension plus approfondie de la tribologie. Il traite des phénomènes étroitement liés que sont le contact, l’adhérence, les forces capillaires, le frottement, la lubrification et l’usure. L’auteur y analyse (1) les méthodes d’estimation approximative des grandeurs tribologiques, (2) les méthodes de calcul analytique avec l’ampleur minimale requise et (3) le passage aux méthodes de simulation numérique. Il offre ainsi une vision globale et homogène des processus tribologiques à différentes échelles, de la nanotribologie à la sismologie. Sans oublier certains aspects de la dynamique des systèmes tribologiques, tels que les grincements et les moyens de les combattre, et d’autres types d’instabilité et de formation de motifs. De surcroît, chaque chapitre est illustré de problèmes corrigés, permettant ainsi d’approfondir et de mettre en pratique la matière traitée. En supplément à la troisième édition : une présentation plus détaillée de la lubrification élastohydrodynamique, un chapitre élargi et actualisé sur les méthodes de simulation numérique en mécanique des contacts, l’extension du chapitre sur l’usure par la discussion et le calcul du fretting, ainsi que de nombreux nouveaux problèmes et études de cas, qui contribuent à faire de cet ouvrage un manuel de référence, s’adressant aussi bien aux ingénieurs spécialisés dans le domaine de la tribologie qu’aux étudiants de deuxième cycle en ingénierie ou en sciences naturelles. Sommaire 1 Introduction 2 Traitement qualitatif du problème de contact – contact normal sans adhésion 3 Traitement qualitatif d'un contact adhésif 4 Forces capillaires 5 Traitement rigoureux des problèmes de contact – contact de Hertz 6 Traitement rigoureux des problèmes de contact – contact adhésif 7 Contact entre surfaces rugueuses 8 Problème du contact tangentiel 9 Contact roulant 10 La loi de Coulomb sur le frottement 11 Le modèle Prandtl-Tomlinson pour le frottement sec 12 Vibrations excitées par frottement 13 Effets thermiques dans les contacts 14 Systèmes lubrifiés 15 Propriétés viscoélastiques des élastomères 16 Frottement et mécanique des contacts du caoutchouc 17 Usure 18 Frottement sous l'effet des ultrasons 19 Méthodes de simulation numérique dans la mécanique des contacts 20 Séismes et frottement Annexe Littérature complémentaire Crédits photo et illustration Index
Author: Changle Li Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 196
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Les dégradations observées dans les contacts soumis à des sollicitations de fretting apparaissent sous différentes formes en fonction des conditions de sollicitation. La prédiction de l'endommagement nécessite la connaissance du comportement des structures sous des chargements mécaniques qui varient périodiquement et peuvent induire ainsi des déformations irréversibles. Ceci conduit à une analyse inélastique des structures s'effectuant habituellement par l'utilisation de méthodes de type incrémentai. Dans le cas des chargements cycliques, ces méthodes amènent des coûts et des temps de calcul très élevés. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à la Méthode d'Analyse Simplifiée des Structures Inélastiques proposée par le Professeur Zarka et al. Elle repose, par un calcul purement élastique, sur la décomposition de la réponse réelle (en une partie élastique et une partie plastique) et sur un changement de variable qui pennettent de détenniner l'état limite d'une structure ainsi que les contraintes résiduelles et les déformations plastiques. Nous avons appliqué la méthode d'analyse simplifiée au fretting en utilisant une méthode de "chargement équivalent de contact". Après l'application de la MASSI au fretting, nous obtenons l'état stabilisé. Selon la nature de l'état stabilisé, le matériau subit de la fatigue à faible ou à grand nombre de cycles. Dans le cas de la fatigue polycyclique, on s'intéresse à la prédiciton de l'initiation des fissures dues au fretting fatigue avec un critère de fatigue.
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LA THESE A POUR THEME LA MODELISATION NUMERIQUE ET LA PREDICTION DE L'ENDOMMAGEMENT (L'USURE OU LA FISSURATION) DU AU CONTACT AVEC FROTTEMENT AVEC PETITS DEBATTEMENTS (FRETTING). ELLE COMPORTE DEUX PARTIES. DANS LA PREMIERE PARTIE, UNE NOUVELLE METHODE DE CALCUL ELEMENTS FINIS EST DEVELOPPEE POUR LES CHARGEMENTS CYCLIQUES. CONTRAIREMENT AUX ALGORITHMES CLASSIQUES INCREMENTAUX, CETTE METHODE EST BASEE SUR UN ALGORITHME ORIGINAL QUI PERMET D'OBTENIR DIRECTEMENT L'ETAT STABILISE MECANIQUE EVENTUEL. LA METHODE EST ITERATIVE ET CONSISTE A CHERCHER SUR TOUT LE CYCLE DE CHARGEMENT, EN UN PREMIER TEMPS DES SOLUTIONS STATIQUEMENT ET CINEMATIQUEMENT ADMISSIBLES, ET PUIS APRES DES SOLUTIONS PLASTIQUEMENT ADMISSIBLES. A LA FIN DE CHAQUE ITERATION, LA CONDITION DE PERIODICITE EST IMPOSEE. ET AINSI, LORSQUE L'ALGORITHME CONVERGE, ON OBTIENT DES CHAMPS DE CONTRAINTES ET DE DEFORMATIONS PERIODIQUES ET VERIFIANT L'EQUILIBRE ET LA LOI DE COMPORTEMENT SUR TOUT LE CYCLE. LA COMPARAISON DES TEMPS DE CALCULS PAR RAPPORT A LA METHODE INCREMENTALE A DEMONTRE LA PERFORMANCE DE CETTE METHODE. DANS LA DEUXIEME PARTIE, CETTE METHODE EST MISE EN OEUVRE DANS LE CAS DU CHARGEMENT CYCLIQUE MOBILE DE FRETTING. AINSI DES CARTES D'ADAPTATION ET D'ACCOMMODATION SONT ETABLIES EN FONCTION DE DIVERS PARAMETRES. LES RESULTATS DE PREDICTION DE L'INITIATION DES FISSURES DE FATIGUE FAITE PAR L'APPLICATION DU CRITERE MULTIAXIAL DE DANG VAN SONT EN TRES BON ACCORD AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX. L'USURE EST OBTENUE POUR UNE REPONSE MECANIQUE DE TYPE ACCOMMODATION ET ELLE DONC EST LE RESULTAT D'UN MECANISME DE FATIGUE OLIGOCYCLIQUE.
Author: Estelle Marc Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 219
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Ce mémoire présente une analyse de la réponse tribologique d'un contact cylindre/plan soumis à des sollicitations de fretting sous chargement complexe, à savoir une sollicitation normale de force sinusoïdale et une sollicitation tangentielle de déplacement sinusoïdal, toutes deux possiblement sujettes à des fluctuations d'amplitude, de fréquence et de déphasage entre sollicitations. On s'intéresse plus particulièrement à l'usure des guides de grappe en 304L par les crayons en 316L nitrurés, induite par les vibrations de l'écoulement du fluide primaire dans les réacteurs nucléaires.L'étude expérimentale menée dans un environnement non représentatif mais très simple, à savoir un milieu sec et à l'ambiante, montre une usure non négligeable des deux contre-corps ce qui révèle les propriétés fragiles du tube nitruré dans cet environnement. Une très forte dépendance des faciès d'usure avec l'amplitude de glissement est notée. Seule la cinétique d'usure du tube nitruré est influencée par l'évolution de la charge normale. Aussi, une description analytique de l'énergie de frottement est développée, en prenant compte de l'ensemble des paramètres de chargement.En solution aqueuse lithium-bore, choix de milieu un peu plus représentatif mais en restant néanmoins à l'ambiante, seul le plan en acier 304L s'use, le cylindre en acier 316L nitruré n'étant pas sujet à de l'usure détectable. Un couplage avec des phénomènes corrosifs est proposé. En fretting simple, le confinement du contact augmente localement la valeur du pH et l'analyse de l'influence de la fréquence de fretting suggère que seule la couche passive est usée entre chaque glissement. Sous chargement complexe, la fluctuation de la charge normale permet une meilleure accessibilité de la solution dans l'interface frottée, augmentant localement les effets tribocorrosifs. Une loi d'usure multiplicative prenant en compte les différents effets de fluctuation des sollicitations est introduite et sa stabilité est vérifiée.Un modèle de calculs par éléments finis permet de simuler les profils d'usure en fretting simple et aussi en présence de force normale variable. En fretting simple, les résultats de simulation d'essais où seul le plan 304L s'use sont satisfaisants. En revanche, la non-superposition des profils expérimentaux et numériques lorsque la force normale fluctue confirme la présence de phénomènes physiques dans l'interface non encore représentés dans l'outil numérique.
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Ce travail est consacré à l'étude de l'endommagement en fretting fatigue d'un alliage d'aluminium 5086H24 dans un assemblage boulonné. Des essais de fatigue et des essais de fretting - fatigue sont réalisés sur des éprouvettes avec un trou central suivi ou non d'une expansion et sur des assemblages boulonnés en « Alu - Acier ». Une analyse micrographique sur les surfaces de contact et sur les facies de rupture a été réalisée afin d'identifier l'endommagement de contact et les sites d'amorçage. Un calcul aux éléments finis, prenant en compte le contact, a été développé en vue de déterminer les champs de contraintes, de déformations et de déplacements. En l'absence du contact, l'amorçage et la propagation d'une fissure de fatigue sont bien connus, par contre lors du fretting fatigue, nous sommes en présence d'une compétition du fretting et de la fatigue et/ou de la combinaison des deux. Pour notre configuration, avec les investigations expérimentale, micrographique, et de calcul, nous avons identifié les différents sites d'amorçage et leur localisation qui sont directement liés à l'effort normal (pression de contact). Ces sites d'amorçage passent du bord du trou à la frontière de contact avec une orientation qui dépend fortement de l'effort normal. Dans cette étude, nous avons montré que l'expansion du trou n'a pas une influence significative sur la durée de vie et que l'amélioration de celle-ci dépend de la pression de contact. Une Carte de Réponse du Matériau CRM (par analogie au phénomène d'usure et/ou fretting) a été établit pour représenter les conditions de l'amorçage de fissures.
Author: Benjamin Van Peteghem Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 139
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Les endommagements provoqués par le fretting sont multiples et peuvent causer de sévères disfonctionnements. Il est donc nécessaire d’étudier le fretting, en particulier dans le cas des alliages de titanes fréquemment employés dans l’aéronautique. Les endommagements générés par fretting peuvent être de l’usure, de la fissuration ou bien une combinaison des deux. La distinction entre ces deux comportements entraine régulièrement une dichotomie dans le choix des sujets traités. L’étude présentée ici fait le choix de rassembler en une seule démarche les études d’usure et de fissuration. Cette approche permet d’avoir une vision d’ensemble du comportement en fretting et fretting-fatigue d’un contact aube-disque dans un compresseur haute pression. Afin de respecter les contraintes industrielles, l’étude est réalisée à haute température (450°C) avec un contact plan sur plan revêtu. Pour réaliser cette étude, un dispositif expérimental original a été mis en place et validé. Les premiers résultats tribologiques montrent un effet majeur de la pression de contact sur le comportement tribologique de l’interface. Le coefficient de frottement du traitement de surface étudié diminue quand la pression de contact augmente. Une hypothèse d’expulsion du lubrifiant solide inclus dans le dépôt est proposée pour expliquer ce phénomène. Les résultats d’usure et notamment les analyses physicochimiques montrent un comportement sacrificiel du dépôt qui est usé préférentiellement au contre-corps. Cette caractéristique est bénéfique car dans l’application industrielle le contre-corps (le disque) doit être protégé en priorité par rapport à la pièce revêtue (l’aube). Les résultats d’usure dans la configuration industrielle sont complétés par une étude plus fondamentale mettant en évidence l’influence de la fréquence et du cycle de chargement du contact. La morphologie des traces d’usure est modifiée par ces deux facteurs, et le taux d’usure énergétique est également modifié. L’étude de la fissuration est menée en fretting simple et en fretting-fatigue. La fissuration du contre-corps non revêtu est modifiée par l’application d’un dépôt sur le poinçon revêtu. L’effet est principalement observable sur la longueur maximale de fissure, qui est divisée par deux dans le cas revêtu. Les résultats en fretting-fatigue sont également modifiés par la présence du revêtement, dont l’effet est plus présent pour les grands nombre de cycles. Enfin, une représentation des résultats sous forme de diagramme polaire normalisé est proposée afin de donner une image claire de l’ensemble des performances du dépôt.
Author: Hana Jerbi
Author: Ludovic Gallégo
Author: Jean Meriaux
Author: Popov Valentin L. 
Author: Changle Li
Author: NADIR.. MAOUCHE
Author: Estelle Marc
Author: Ruichun Duan
Author: 
Author: Benjamin Van Peteghem