Durée de vie en fatigue de contact d'engrenages traités thermochimiquement : essais et modélisations

Contact fatigue lifetime of thermochemically treated gears : experimental investigations and computer modelling

• Auteur / Autrice : Peggy Poessel
• Direction : Geneviève Inglebert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées, génie mécanique, construction mécanique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

Les concepteurs d'hélicoptères souhaitent améliorer les performances et la fiabilité des engrenages tout en réduisant les coûts de fabrication et de maintenance. Des outils de modélisation performants et des essais de caractérisation simplifiés sont des moyens d'atteindre ces objectifs. La fatigue de contact constitue un danger majeur. Elle est influencée par plusieurs paramètres dont le rôle est évalué au travers des différents essais. Une attention particulière est portée aux propriétés matériaux (nuance, traitement thermochimique, état de surface), aux condition opératoires (lubrification, chargement cinématique) ou aux géométries. Le banc d'engrenages FZG reproduit des conditions similaires à celles observées en service. Cependant, ces essais sont longs et coûteux. Notre objectif était de développer des outils plus simples de prévision de durée de vie en fatigue. Nous avons réalisé des essais bidisque (en roulement pur ou en roulement-glissement) et des essais bille-plan. Les modèle dévelpppés consistent en une simulation éléments finis des essais, établissant les trajets de chargement. Couplés avec un critère de fatigue multiaxiale, ces modèes fournissent une estimation de la durée de vie tenant compte des paramètres expérimentaux pertinents. La comparaison entre les calculs prédictifs et les résultats expérimentaux est effectuée sur différentes configurations matériaux (nuance, traitement, état de surface) et pllusieurs types de contact (ponctuel pour les essais bille-plan, surfacique pour les essais bidisque et linéique pour les essais sur banc). La cohérence obtenue en terme de durée de vie et de localisation du dommage indique la bonne prise en compte des paramètres influents. Cette méthode peut s'avérer très utile au moment de choisir les paramètres optimaux de fabrication (géométrie, nature et paramètres du traitement thermochimique, mode de finition de la surface) en fonction des conditions de service envisagées (chargement, lubrification. . . ).