Semi-analytical modeling of the transient thermal-elastic-plastic contact and its application to asperity collision, wear and running-in of surfaces

• Auteur / Autrice : Vincent Boucly
• Direction : Daniel Nélias, Michel Brunet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (Lyon, INSA2007-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rugosité

Mécanique du contact

Usure (mécanique)

Résumé

Le champ de contraintes au sein des composants de machines est un indicateur important de défaillance due au contact. Dans ce travail, une analyse transitoire et tridimensionnelle est réalisée. Un algorithme rapide et robuste est proposé pour la résolution du contact vertical, roulant et glissant. La première partie de ce travail décrit l’algorithme utilisé pour formuler le contact vertical, qui peut être traité en imposant soit une charge, soit un déplacement. La manière de traiter le roulement et le glissement de deux corps en contact consiste à résoudre le contact thermo-élasto-plastique à chaque pas de temps en mettant à jour les géométries ainsi que l’écrouissage le long de la direction de roulement. L’application à la collision entre deux aspérités sphériques en glissement simple est développée. Finalement un modèle pour la prédiction de l’usure et du rodage basé sur l’enlèvement de matière durant un chargement cyclique est proposé

The stress field within machine components is an important indicator for contact failures. In this work, transient and three-dimensional analyses can be realised. A fast and robust algorithm for the resolution of vertical, or rolling and sliding contact is proposed. The first part of this work describes the algorithm used to deal with the vertical contact, which can be either load-driven (ld) or displacement- driven (dd). The way to consider rolling and sliding motion of the contacting bodies consists of solving the thermal-elastic-plastic contact at each time step while upgrading the geometries as well as the hardening state along the moving directions. An application to the tugging between two spherical asperities in simple sliding (dd-formulation) is made. Finally a model for wear prediction based on the material removal during cyclic loading is then proposed