Prise en compte de la lubrification mixte lors de l'évaluation des performances des paliers très chargés

Abstract

Cette étude s intéresse aux paliers fonctionnant en régime de lubrification mixte. Des modèles numériques déterministes sont proposés, permettant la prise en compte des effets de la rugosité dans de petits paliers à l aide de maillages très fins. Les aspects analysés sont la génération numérique de surfaces rugueuses, et les modélisations des déformations mécaniques, du contact élasto-plastique et de l écoulement fluide en présence des rugosités. Les déformations sont calculées par une méthode rapide à deux niveaux de maillage avec des matrices de compliance obtenues par des calculs de structure. Le contact est simulé par une méthode itérative basée sur les concepts de set actif et set de contact. L écoulement est modélisé avec l équation de Reynolds, en volumes finis. Un code de simulation des paliers en régime de lubrification mixte, intégrant ces composants de contact, de calcul des déformations et de lubrification à faible épaisseur du film, est ensuite proposé. La piézo-viscosité, la plasticité, et la rupture du film sont pris en compte de manière simplifiée. Ce code a été appliqué à des simulations des paliers partiels très chargés (jusqu à 55 MPa), sur des maillages ayant 3,6 millions nœuds. Une étude sur l influence des trois types de rugosité (longitudinale, isotrope et transversale), du matériau du patin et des effets piézo-visqueux sur les performances du palier a été menée. Les résultats incluent l épaisseur du film, l angle de calage, les couples de frottement visqueux et de contact (sec), l aire de contact, la prépondérance du régime plastique, etc. Des courbes de Stribeck montrant l évolution du coefficient de frottement global sont aussi présentées.This thesis studies the behavior of journal bearings functioning in the mixed lubrication regime. Deterministic numerical models are proposed, which take into account the roughness effects using very fine meshes. Four aspects related to the mixed lubrication regime are studied in detail: numerical generation of rough surfaces, modeling of mechanical deformations, modeling of the elasto-plastic contact between rough and smooth surfaces, and modeling of the lubricant flow between a rough surface and a smooth surface in relative movement. Mechanical deformations are computed with a fast two-mesh approach and compliance matrices computed by structural simulations. Contact is modeled using an active-set / contact-set iterative method. Lubricant flow is modeled using the Reynolds equation, with the finite volumes method. A simulation code for mixed-lubricated partial journal bearings is proposed, which includes deformation calculus, contact modeling and thin-film lubrication modeling components. Piezo-viscosity, plasticity and cavitation are taken into account in a simplified manner. This code was applied in numerical simulations of severely loaded bearings (specific pressures up to 55 MPa), using meshes of 3.6 million nodes. A study on the influence of three types of roughness (longitudinal, isotropic and transversal), bearing material and lubricant piezo-viscosity over bearing behavior was subsequently conducted. Discussed results include: film thickness, attitude angle, viscous friction torque and contact (dry) friction torque, contact area, plasticity percentage, etc. Stribeck curves showing the evolution of the global friction coefficient are also presented.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF