Vibrations non lineaires d'un contact sphere-plan excite par une charge normale

par Pierre Krempf

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de J. SABOT.

Soutenue en 1994

à l'ECL .

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  • Résumé

    De nombreux mecanismes mettent en uvre des contacts hertziens (cames, roulements, engrenages). Ceux-ci sont le siege de surcharges dynamiques normales pouvant conduire a leur deterioration progressive. L'analyse dynamique globale de ces mecanismes necessite la prise en compte de l'influence des non-linearites hertziennes associees a ces contacts. L'etude presente se limite au cas fondamental d'un contact bille-plan soumis a une charge normale. Un modele d'oscillateur a un degre de liberte est expose, dont l'equation du mouvement s'ecrit. Mz+c(z,z)+k(z#0+z)#3#/#2=f#0+f#e(t) l'etude theorique et numerique de la premiere partie de ce memoire est consacree a l'analyse de la reponse libre du systeme oscillant en l'absence d'amortissement (fonction c). La resolution a necessite l'application de methodes analytiques approchees et de methodes numeriques. Il en ressort d'une part qu'une methode d'integration numerique appropriee a la resolution de l'equation peut etre choisie (methode des differences centrees), d'autre part que les relations frequence-amplitude trouvees temoignent de la non-linearite d'un ressort dissymetrique de type mollissant et que la reponse a un spectre a deux raies. L'etude experimentale de la deuxieme partie de ce memoire propose des resultats provenant des releves de la reponse libre et des courbes de resonance correspondant a la reponse forcee pour une excitation harmonique. Un dispositif experimental est mis en place, pour lequel le modele propose est valide, et les resultats theoriques justifies. Les resultats experimentaux et numeriques permettent de decrire les caracteristiques de la force de contact en fonction de l'amplitude et de la frequence de la force excitatrice harmonique. Les amplifications dynamiques sont importantes, reliees a un faible amortissement. Les niveaux d'amortissement sont determines quantitativement et le choix d'une fonction modelisant l'amortissement global dans le contact est discute. Une loi mathematique est mise au point pour determiner, a partir d'une courbe experimentale de resonance, la valeur du coefficient d'amortissement visqueux equivalent a l'amortissement global dans le contact


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  • Détails : 120 P.
  • Annexes : 75 REF.

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