Étude et modélisation de la lubrification mixte et des modes d'avaries associés dans les paliers moteur

par Ramona Dragomir Fatu

Thèse de doctorat en Génie mécanique, productique et transports

Sous la direction de Dominique Bonneau et de François Robbe-Valloire.

Soutenue en 2009

à Poitiers .


  • Résumé

    La maîtrise des conditions de lubrification mixte est un challenge complexe à relever puisqu'elle nécessite d'appréhender plusieurs phénomènes couplés: écoulement du fluide entre les rugosités, déformations élastoplastiques des aspérités, usure des surfaces. Le but de cette étude est de proposer une approche des phénomènes de lubrification mixte dans le contexte des paliers moteur. Le premier chapitre donne un aperçu des principales études théoriques et modélisations numériques dédiées à l'analyse du comportement des paliers. Le deuxième chapitre est dédié au phénomène d'écoulement du fluide entre deux surfaces rugueuses. En partant du modèle proposé par Patir et Cheng, une nouvelle définition des facteurs d'écoulement est proposée. Ce modèle prend en compte la direction des textures de surface. Plusieurs calculs paramétriques ont permis de définir des critères de choix pour les surfaces de calcul utilisées pour déterminer les facteurs d'écoulement. Le but de chapitre 3 est de détailler trois principaux modèles de contact existants, de les comparer afin d'extraire les avantages et les inconvénients de chaque modèle et surtout de voir leurs applications dans l'étude de la lubrification mixte des paliers de moteurs. Afin de mieux comprendre leurs limites, les modèles statistiques ont été comparés à un modèle déterministe, en éléments finis. Le chapitre 4 est dédié à l'étude de l’usure. Trois modèles d'usure basés sur la loi d'Archard sont présentés. Les différents modèles d'écoulement, de contact et d'usure sont finalement intégrés dans un programme de calcul numérique et utilisés pour prédire le comportement d'un palier de tête de bielle.

  • Titre traduit

    Study and modeling of mixed lubrication conditions and associated damage in engine bearings


  • Résumé

    Control of mixed lubrication conditions is a complex challenge to meet since it requires understanding of several coupled phenomena: fluid flow between rough surfaces, elasto-plastic deformation of asperities, surface wear. The goal of this study is to propose an approach of mixed lubrication conditions in the context of ICE bearings. The first part gives an overview of key theoretical and numerical modeling dedicated to the analysis of bearings in hydrodynamic and mixed conditions. The second chapter is dedicated to the phenomenon of flow between two rough surfaces. Starting from the model proposed by Cheng and Patir, a new definition of flow factors is proposed. This model takes into account the direction of surface textures. Several parametric calculations have identified selection criteria for rough surfaces used to determine the new flow factors coefficients. The purpose of Chapter 3 is to detail three existing statistical contact models of rough interface asperities. Several comparisons permit to extract the advantages and disadvantages of each model and especially to see their applications in the study of mixed lubrication in ICE bearings. To a better understanding of their limits, the statistical models were compared to a deterministic finite element model. Chapter 4 is dedicated to the study of wear. Three wear models based on Archard's law are detailed. Finally, the different flow, contact and wear models are integrated in a numerical prediction tool and used to simulate the behavior of a big-end connecting rod bearing.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (244 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 129 réf.

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