Recherche Avancée

Thèse soutenue

Aspects théoriques et numériques de l'amortissement interne dans les lignes d'arbre de turbines à gaz : étude de stabilité et de réponse forcée

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Auteur / Autrice : Frédéric Battle
Direction : André Barraco
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées, génie mécanique, construction mécanique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

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Dans le domaine des turbines à gaz, la recherche des performances et du moindre coût ont conduit les industriels à augmenter les vitesses de rotation et à réduire les masses en mouvement. Les ensembles tournants deviennent dès lors de plus en plus sensibles aux problèmes vibratoires. Ainsi, il arrive que pour certains moteurs la plage de fonctionnement soit au-delà de la première flexion d'arbre, exposant les lignes d'arbres aux phénomènes d'instabilité. Ces phénomènes peuvent amener par fatigue vibratoire ces rotors à la rupture. L'une des principales causes d'instabilité est l'amortissement interne. Cet amortissement provient des frottements dépendant des déplacements et des vitesses dans le référentiel lié à la structure en rotation. Il rend compte du frottement visqueux et du frottement sec. L'objectif de ce travail a été dans un premier temps d'étudier l'influence de l'amortissement interne sur la stabilité des systèmes mécaniques et d'établir des critères de stabilité. Dans un deuxième temps, une approche théorique a été mise en place afin de construire un modèle capable de quantifier l'amortissement interne par frottement sec dans une liaison par curvic-coupling soumise à de la flexion plane alternée. Ce modèle une fois implanté dans l'élément utilisateur développé par Turbomeca pour les calculs dynamiques des rotors a été confronté à des résultats d'essais.