Etude expérimentale et modélisation statique et dynamique par la méthode des éléments finis des paliers à air

Experimental study and static and dynamic modelling by finite element method of air bearing

• Auteur / Autrice : Mohamed Fourka
• Direction : Marc Bonis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique appliquée. Acoustique et matériaux
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équations, Systèmes d'

Systèmes non linéaires

Systèmes linéaires -- Solutions numériques

Stabilité

Amortissement (mécanique)

Éléments finis, Méthode des

Modèles mathématiques

Paliers à gaz

Résumé

Le présent travail a été consacré à l'étude statique et dynamique des paliers à air, analytiquement, numériquement par la méthode des éléments finis et expérimentalement. Les caractéristiques statiques d'un patin circulaire sont calculées analytiquement et exprimées en fonction de paramètres de géométrie et d'alimentation. Le comportement dynamique et les frontières de stabilité sont déterminés par une approche linéaire. Une modélisation par la méthode des éléments finis est appliquée pour résoudre l'équation de Reynolds dans sa forme globale. Le schéma d'Euler implicite utilisant la méthode de Newton-Raphson est choisi pour résoudre le système non stationnaire et non linéaire. Cette approche est bien adaptée pour le calcul des performances des paliers à géométrie complexe. L'analyse numérique de stabilité a montré que l'approche linéaire sous-estime le domaine de stabilité. Différentes solutions technologiques d'alimentation sont étudiées et une comparaison des paliers à orifices et poreux est présentée. Un banc d'essai a été conçu et réalisé pour la validation du modèle développé. Une bonne corrélation est observée entre les valeurs expérimentales et théoriques.

In this study, the static and dynamic performances of air bearings are obtained by analytical approach, finite element method and experimental investigations. Using the analytical approach, the static characteristics of a circular thrust pad are calculated versus geometric and supply parameters. The dynamic behaviour and stability limit are obtained by a simplified linear theory. The finite element method is applied to solve the general time-dependant non linear Reynolds equation. The performance of various geometric types of bearing was computed. Compared to the numerical prediction, the simplified linear theory under estimates the stability domain. Various types of restrictor are considered and orifice bearings are compared to porous bearings. A test rig is developed to valid theoretical results. A good agreement is noted between experimental and theoretical values.