Modélisation et simulation électromécaniques par la MED des systèmes multi-contacts : application à la surveillance des roulements par une mesure électrique

par Charles Machado

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Emmanuel Bellenger, Karl Debray et de Mohamed Guessasma.

Soutenue le 22-09-2015

à Amiens , dans le cadre de École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens) , en partenariat avec Laboratoire des technologies innovantes (Amiens) (laboratoire) .


  • Résumé

    Des études récentes ont montré qu’une mesure électrique permettait de caractériser les interfaces multi-contacts. Ces recherches initiées dans les milieux granulaires sont transposées dans un cadre technologique dédié au monitoring et au diagnostic des défauts dans les roulements. Cette méthode innovante exploite la richesse et la sensibilité d’une mesure électrique localisée et corrélée à l’état de chargement d’un roulement. Pour démontrer le potentiel de cette méthode, des mesures électriques expérimentales sont effectuées sur un banc de roulements et l’analyse des signaux révèle des similitudes avec les traditionnelles méthodes de surveillance. D’un point de vue numérique, le roulement est modélisé avec la méthode des éléments discrets (MED), d’ordinaire dédiée à l’étude des milieux granulaires, à partir de laquelle le comportement mécanique du roulement en dynamique est reproduit. Une formulation électromécanique est ensuite introduite pour en déduire une grandeur électrique numérique d’un roulement en fonctionnement, à comparer avec l'expérimentation. Des signatures électriques typiques en réponse à des sollicitations complexes (défauts, jeux, balourds, etc) sont étudiées et l’étude du comportement mécanique des bagues ouvre des perspectives intéressantes pour comprendre et modéliser leur endommagement. Alors que de nombreuses études ont été menées sur le suivi vibratoire des roulements, le recours à une méthode électrique localisée, sans capteur, est inexploité et prometteur


  • Résumé

    Recent studies have shown that an electric measurement made it possible to characterize the multi-contacts interfaces. The research initiated in granular media are transposed in a technological environment dedicated to monitoring and diagnosis of defects in bearings. This innovative method exploits the richness and sensitivity of a localized electrical measurement and correlated to the bearing load status. To demonstrate the potential of this method, experimentals electrical measurements are performed on a bench and signal analysis reveals similarities with traditional monitoring methods. From a numerical point of view, the bearing is modeled with the discrete element method (DEM), usually dedicated to the study of granular media, from which the mechanical behavior of the bearing dynamic is well reproduced. Electromechanical formulation is then introduced to derive a numerical electrical quantity of a bearing in operation, compared with the experiment. Typical electrical signatures in response to complex stresses (defects, clearance, imbalance, etc.) are studied. Studies of the mechanical behavior of rings opens interesting perspectives to understand and model their damage. While many studies have been conducted on the vibration monitoring of bearings, the use of a localized electrical method without sensor is still untapped and has promising results


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