Optimisation mécanique d’un contact conforme : application aux rotules aéronautiques

Une des problématiques se posant au niveau des rotules est l’appréciation de l’usure des surfaces sphériques qui conduisent au grippage. Cette usure est liée à la distribution des pressions de contact sur les portées sphériques et au comportement tribologique de l’interface. Plusieurs outils de calcul de pressions de contact ont été confrontés. Pour valider leur représentativité, des essais de photoélasticimétrie 3D et de corrélation volumique par tomographie optique ont été réalisés pour comparer leurs résultats à ceux d’un modèle éléments finis. Le comportement tribologique des rotules a été analysé par la réalisation d’essais élémentaires et sur des rotules démonstrateurs pour sélectionner des couples de revêtements performants pour l’application. Une étude d’influence des paramètres de conception de la rotule et une optimisation de son profil sphérique ont été menées pour mettre en évidence des pistes d’amélioration de la répartition des pressions de contact notamment pour l’atténuation des effets de bord. ABSTRACT : The main problem that occurs on spherical plain bearings is their spherical surfaces wear prediction that can cause their seizure. This wear is linked with the contact pressures field on the spherical bearing surfaces and with the interface tribological behaviour. Several contact pressure optimization tools are compared. To check their representativeness, scattered light photoelasticity and digital volume correlation tests were performed to compare their results to finite element model ones. The tribological behaviour of a spherical plain bearing was studied by performing elementary tests and on scalled bearings to select most efficient couples of coatings for this application. An influence analysis of the bearing design parameters and an optimization of its spherical profile were performed to highlight improvement ways for the contact pressures distribution particularly for the edge effects attenuation

3D mechanical analysis of aeronautical plain bearings: Validation of a finite element model from measurement of displacement fields by digital volume correlation and optical scanning tomography

On Airbus aircraft, spherical plain bearings are used on many components; in particular to link engine to pylon or pylon to wing. Design of bearings is based on contact pressure distribution on spherical surfaces. To determine this distribution, a 3D analysis of the mechanical behaviour of aeronautical plain bearing is presented in this paper. A numerical model has been built and validated from a comparison with 3D experimental measurements of kinematic components. For that, digital volume correlation (DVC) coupled with optical scanning tomography (OST) is employed to study the mechanical response of a plain bearing model made in epoxy resin. Experimental results have been compared with the ones obtained from the simulated model. This comparison enables us to study the influence of various boundary conditions to build the FE model. Some factors have been highlighted like the fitting behaviour which can radically change contact pressure distribution. This work shows the contribution of a representative mechanical environment to study precisely mechanical response of aeronautical plain bearings

Etude de la répartition des efforts dans les rotules aéronautiques

Pour étudier le comportement des éléments rotulés de mât-réacteur d'avions, AIRBUS cherche à construire un outil de simulation numérique par la méthode des éléments finis, permettant d'analyser l'influence de leur géométrie sur leur performance. Cet article présente le travail de comparaison entrepris pour valider la simulation numérique du comportement statique à l'aide d'une technique expérimentale d'investigation dans le volume : la photoélasticimétrie tridimensionnelle. Cette technique permet d'analyser la répartition 3D des contraintes dans des structures modèles fabriquées en résine époxy. Ces premières observations nous ont permis de faire évoluer le modèle numérique afin de le rendre plus réaliste

Optimisation mécanique d'un contact conforme (application aux rotules aéronautiques)

Une des problématiques se posant au niveau des rotules est l'appéciation de l'usure des surfaces sphériques qui conduisent au grippage. Cette usure est liée à la distribution des pressions de contact sur les portées sphériques et au comportement tribologique de l'interface. Plusieurs outils de calcul de pressions de contact ont été confrontés. Pour valider leur représentativité, des essais de photoélasticimétrie 3D et de corrélation volumique par tomographie optique ont été réalisés pour comparer leurs résultats à ceux d'un modèle éléments finis. Le comportement tribologique des rotules a été analysé par la réalisation d'essais élémentaires et sur des rotules démonstrateurs pour sélectionner des couples de revêtements performants pour l'application. Une étude d'influence des paramètres de conception de la rotule et une optimisation de son profil sphérique ont été menées pour mettre en évidence des pistes d'amélioration de la répartition des pressions de contact notamment pour l'atténuation.The main problem that occurs on spherical plain bearings is their spherical surfaces wear prediction that can cause their seizure. This wear is linked with the contact pressures field on the spherical bearing surfaces and with the interface tribological behaviour. Several contact pressure optimization tools are copared. To check their representativeness, scattered light photoelasticity and digital volume correlation tests were performed to compare their results to finite element model ones. The tribological behaviour of a spherical plain bearing was studied by performing elementary tests and on scalled bearings to select most efficient couples of coatings for this application. An influence analysis of the bearing design parameters and an optimisation of its spherical profile were performed to highlight improvement ways for the contact pressures distribution particularly for the edge effects attenuation.TOULOUSE-ENSEEIHT (315552331) / SudocSudocFranceF

Détermination et optimisation des pressions de contact dans les rotules par la méthode de flexibilité

International audienceThis paper introduces the application on ball joints of a semi-numerical method to solve the integral equation of the problem that governs a contact sphere/spherical cavity without friction between two elastic bodies. This tool allows the definition of a logarithmic compensator on the profile section of the surfaces in contact to reduce the too important stresses related to edge effects.Cette étude présente l'application sur les rotules mécaniques d'une méthode semi-numérique pour résoudre l'équation intégrale du problème qui régit un contact sphère / cavité sphérique sans frottement entre deux corps élastiques. Cet outil permet la définition d'un correcteur logarithmique sur le profil des surfaces en contact pour réduire les contraintes trop importantes liées aux effets de bord