Etude de l'indentation et de la fatigue des contacts roulants - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

A study of debris denting and fatigue of rolling contacts

Etude de l'indentation et de la fatigue des contacts roulants

Résumé

Surface fatigue is currently the main cause of rolling element bearings failures. This type of fatigue can appear due to the presence of surface asperities but is exacerbated by the presence of surface defects such as dents. Handling the contamination of the lubricants that causes the denting of the surfaces is expensive and imperfect since the particles are not only already present in brand new oil but also generated during the operation of the system. Consequently, the lubricant carts particles of various nature into the contact. As they pass through the contact, the particles are crushed and dent the bearing surfaces, creating surface defects that will turn into initiation site for fatigue phenomena. As it is impossible to avoid debris denting, a better understanding of the denting and fatigue mechanisms is required to guarantee the reliability of the components and reduce their maintenance costs. During this PhD, a “coupled Euler-Lagrange” finite element model has been developed to reproduce the realistic debris denting process and study its effects. Then, the surface fatigue of dented surfaces was investigated using fatigue criteria in dry contact conditions. Finally, the effect of the lubricant on the dented surface was introduced using a multigrid solver for the transient EHL problem.
La fatigue de surface est aujourd'hui la principale cause de défaillances des roulements. Ce type de fatigue peut se développer du simple fait de la rugosité des surfaces mais est exacerbée par la présence de défauts de surface tels que les indents. La gestion de la pollution des lubrifiants, à l'origine de l'indentation des surfaces, est très coûteuse et ne peut être parfaite puisque la pollution est à la fois présente dans les huiles neuves, générée de manière continue par les systèmes lubrifiés et introduite lors des opérations sur le système. En conséquence, les huiles charrient systématiquement des particules d'origines variées qui sont amenées dans les contacts par les systèmes de lubrification. Au passage entre les surfaces, les particules sont écrasées et indentent les surfaces, créant ainsi des défauts qui seront les sites privilégiés d'amorçage de fatigue au cours des cycles de fonctionnement suivants. Ne pouvant se prémunir de l'indentation des surfaces, une bonne compréhension des mécanismes d'indentation et de fatigue sur indent est nécessaire pour garantir la fiabilité des roulements ainsi que pour réduire les coûts liés à leur maintenance. Au cours de cette thèse, un modèle éléments finis « couplé Euler-Lagrange » est développé pour reproduire le processus d’indentation réel des roulements et en étudier les effets. Dans un second temps, la fatigue des surfaces est étudiée par l’emploi de critères de fatigue issus de la littérature dans le cadre d’un contact sec. Enfin, l’effet du lubrifiant est ajouté par la mise en place d’un solveur multigrilles permettant la résolution du problème EHD transitoire.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03137676 , version 1 (10-02-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03137676 , version 1

Citer

Alexis Bonetto. Etude de l'indentation et de la fatigue des contacts roulants. Mécanique [physics.med-ph]. Université de Lyon, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LYSEI030⟩. ⟨tel-03137676⟩
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