Thèse soutenue

Stabilité et analyse non-linéaire du contact rotor-stator

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Auteur / Autrice : Nicolas Lesaffre
Direction : Fabrice Thouverez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences. Mécanique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La recherche de rendements toujours plus grands, pousse les constructeurs de turboréacteurs à adopter des configurations où les aubes des parties tournantes sont extrêmement proches du carter en vis-à-vis, augmentant par la même occasion le risque de prise de contact entre le rotor et le stator des moteurs. Ces contacts sont générateurs d'instabilités et de comportements chaotiques provoquant des charges transitoires importantes sur les aubes qui peuvent alors dépasser leur limite d'endurance et conduire à l'endommagement des machines. Il est donc primordial d'identifier et de caractériser les instabilités résultant de ces prises de contact ainsi que les paramètres influents sur la naissance de ces phénomènes. Dans cette étude, des modèles simples d'interaction entre des aubes tournantes et un anneau élastique seront développés dans le repère lié aux aubes afin d'appréhender la phénoménologie du contact entre rotor et stator. Des instabilités de types divergence où coalescence de modes seront ainsi mises en évidence. Les vitesses critiques associées à ces phénomènes seront également déterminées en fonction des paramètres structuraux du système. Le rôle du frottement entre les structures sera lui aussi déterminé et la dynamique du système résultant de ces interactions sera analysée, par des méthodes temporelles et fréquentielles. Enfin, un modèle complet de rotor flexible aubagé sera développé dans le repère corotationnel. Celui-ci permettra tout d'abord de réaliser simplement des études de stabilité pour une structure tournante possédant des dissymétries. Puis, l'interaction de ce modèle, suite à une excitation par balourd ou par un choc, avec un carter élastique sera analysée. Des instabilités seront également mises en évidence et corrélées avec les modèles phénoménologiques développés précédemment. Des exemples de configurations statiques adoptées par le système, couplé par des contacts sur certaines aubes et où seule la dynamique du carter répond, seront détaillés. D'autres régimes, cette fois-ci dynamiques, dans le cas où la dynamique du disque aubagé intervient, seront également obtenus. Enfin, des comportements chaotiques du système, en présence de frottement, seront exhibés.