Modélisation numérique de la durée de vie de roulements à bille à gorges profondes montés dans des alternateurs automobiles

Numerical modeling of fatigue lifetime of ball bearings deep groove mounted in automotive alternators

• Auteur / Autrice : Ayao Elewovem Azianou
• Direction : Karl Debray
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences - STS
• Date : Soutenance le 09/07/2015
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de Recherche en Sciences Pour l’Ingénieur (GRESPI) EA 4694 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Halim Haddadi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karl Debray, Fabrice Bolaers
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Thibaud, Pierre Dehombreux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automobiles -- Matériaux -- Fatigue

Automobiles -- Conception et construction

Mots clés libres

Roulement à bille

Fatigue de roulement

Critère de fatigue

Durée de vie

Ball bearing

Rolling fatigue

Fatigue criterion

Lifetime

Résumé

Les conditions de fonctionnement rencontrées dans la problématique de nouvelles générations d'alternateurs automobiles avec des chargements variables et un environnement mécanique complexe déformable ont un effet non négligeable sur le comportement mécanique du roulement et par conséquent sur sa durée de vie. Il est proposé dans ce travail une approche permettant de prendre en compte ces paramètres dans l'estimation de la durée de vie des roulements. La répartition des efforts obtenue des considérations statiques sont utilisés dans un modèle dynamique simplifié permettant de déterminer de l'état de contrainte au cours du temps dû au passage de billes sur la piste de roulement. L'approche multi-échelle de Dang Van couplée à une loi de cumul d'endommagement a permis de déterminer le nombre de cycles avant l'apparition des premiers signes de fatigue. La dernière phase du travail concerne l'aspect expérimental qui a montré que le phénomène de fatigue n'est pas la seule cause de dégradation des roulements montés dans les alternateurs automobiles.

The operating conditions encountered in the new generations of automotive alternators with variable loads and a deformable complex mechanical environment have a significant effect on the mechanical behavior of the bearing and hence its fatigue lifetime. An approach that takes into account these parameters in the ball bearing fatigue lifetime has been proposed in this work. The load distribution obtained from static considerations are used in a simplified dynamic model in order to determine the time-dependent stress state due to ball rolling on the raceway. The Dang Van multiscale approach coupled with a damage law was applied to determine the number of cycles before the apparition of the first signs of fatigue. The last phase of work involves the experimental aspect that shows that the fatigue phenomenon is not the only cause of degradation of bearings mounted in automotive alternators.