Dynamique non linéaire des rotors : Applications numériques et expérimentales à un rotor flexible

Non linear rotordynamics. Numerical and experimental applications with flexible rotors

• Auteur / Autrice : Cristiano Viana Serra Villa
• Direction : Fabrice Thouverez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Régis Dufour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frederic Imbourg, Jean-Jacques Sinou
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sergio Bellizzi, Bernard Peseux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Modèles mathématiques

Rotors

Mots clés libres

Non linéaire

Experimental

Balance harmonique

Résumé

Cette thèse s'intéresse au comportement dynamique des machines tournantes comportant des organes tels que des roulements dont le fonctionnement est décrit par des lois non linéaires. Le premier objectif de ces travaux de recherche est de mettre en oeuvre des méthodes d'analyse non linéaire afin de résoudre les équations du mouvement de tels systèmes tournants. Le second objectif consiste à effectuer des études expérimentales sur un rotor flexible et d'effectuer des corrélations avec les modèles numériques associés. La modélisation des parties linéaires du système tournante est faite par la méthode des éléments finis. Concernant les roulements, nous présentons trois modèles permettant de prendre en compte leurs non-linéarités intrinsèques telles que le jeu radial et le contact de Hertz. Nous nous intéressons alors plus particulièrement à une modélisation où la cinématique des éléments roulants est considérée. Le type de solution non-linéaire recherchée est le régime permanent.

This thesis deals with the dynamic behavior of rotating machinery containing the parts whose behavior is described by non linear laws. The first goal of this research is to implement methods of non linear analysis in order to solve the equations of motion of the system. Secondly, experimental studies are made with a test rig and the results are used to update a numeric model. The rotor is represented by a finite element model. To model the bearings, three models with different levels of complexity are presented, and a model where the kinematics of the rolling elements is adopted. The type of motion of interest is the steady state vibration, and to obtain this kind of solution it is advisable to use a frequential method like the Harmonic Balance Method Alternating Frequency Time (HBM AFT). This method can be implemented with an exact condensation strategy to reduce the computational time. The HBM AFT method is validated by comparing with a direct integration of a non linear Jeffcott rotor.