Analyse de la fatigue de contact d'engrenages aéronautiques
| Autor: | Vouaillat, Guillaume |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne] (LaMCoS), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon, Fabrice Ville, Xavier Kleber |
| Jazyk: | francouzština |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
Rugosité
Joint de grains Mechanical stress Cisaillement Fatigue de contact Pitting Contrainte mécanique Mécanique des contacts Micro-Écaillage Engrenages Modélisation élément fini Frottement Sliding Microstructure Mechanical straining Sollicitation mécanique Shear Glissement Etude paramétrique [SPI.MECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph] Roughness Rolling contact fatigue Contact mechanics Gears Micropitting Finite element model |
| Zdroj: | Mécanique [physics.med-ph]. Université de Lyon, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LYSEI035⟩ |
| Popis: | Gears and rolling elements that are parts of transmissions are sometimes subjected to rolling contact fatigue failures as micro-pitting. It usually results from a lubrication loss or an uncontrolled surface finishing. First layers of the material are consequently overstressed. Microscopic material wrenching then occurs and is called micro-pitting. Such transmission parts failures may potentially lead to the whole system dysfunction. Several studies have already been performed in the literature concerning this topic. However, few of them take into account both surface roughness and material microstructure analyses which impact rolling contact fatigue mechanisms. Thus, a model with those characteristics is developed from literature theories and tools and presented in this thesis. A parametrical study is then conducted so as to estimate the influence of specific contact parameters (among sliding, friction, pressure and roughness) on three fatigue criteria results. However the use of an additional criterion is necessary in order to give more accurate conclusions. Intergranular shear stresses are subsequently studied and make the analysis of the complete stress history possible. Moreover, a life expectancy to micro-cracks nucleation is computed. An identification of sliding-linked local shear stress oscillations which result from successive rough peaks passing over the material surface is also made. Finally, numerical results are compared to an experimental investigation conducted on FZG-type gears. The most at risk areas regarding micropitting in the relevant applications are thus identified among the addendum, the dedendum and the pitch.; Le micro-écaillage est une défaillance en fatigue de contact qui intervient sur les composants de transmissions mécaniques tels que les roulements et les engrenages. Le plus souvent, il est le résultat d’un manque de lubrification ou d’un écart avec les spécifications d’état de surfaces. La conséquence est alors l’apparition de sur-contraintes dans le matériau qui évoluent vers des arrachements microscopiques de matière. Ces derniers sont appelés micro-écailles et peuvent éventuellement amener à des dysfonctionnements de la transmission dans laquelle les pièces impactées sont en jeu. La littérature a alors mené de nombreuses études à ce sujet mais manque de travaux liant dans la même analyse, la représentation de l’état de surface à l’origine de la défaillance d’une part et la simulation d’un état microstructural du matériau sollicité qui rentre en compte dans les mécanismes de création de la fatigue de contact, d’autre part. Les travaux de cette thèse présentent donc d’abord, un modèle regroupant ces deux caractéristiques, construit à partir des outils et théories de la littérature. Une étude paramétrique est alors conduite et permet d’estimer l’influence de plusieurs paramètres de contact (glissement, frottement, pressions, rugosité) sur les résultats de trois critères en fatigue de contact. La mise en place d’un critère complémentaire est alors nécessaire pour apporter des précisions là où les premiers critères semblent insuffisants. A partir de l’étude des contraintes de cisaillement au niveau des joints de grains du matériau, la prise en compte de l’historique complet de la sollicitation est possible. Elle permet notamment de proposer une durée de vie avant initiation des microfissures et d’identifier dans le cas du glissement, des cycles locaux complémentaires de sollicitation. Ces derniers résultent des passages répétés des pics rugueux en surface du matériau. Finalement, une comparaison avec une application expérimentale sur composant denture d’engrenages apporte des éléments d’identification des zones à risque vis-à-vis du micro-écaillage dans les applications concernées. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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