Thèse soutenue

Étude de l'endommagement des composants mécaniques soumis à de la fatigue de roulement dans le cadre d'une maintenance prédictive : cas des butées à billes
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Auteur / Autrice : Mohamed Yessine Toumi
Direction : Fabrice Bolaers
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences - STS
Date : Soutenance le 18/11/2015
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 : Emmanuel Bellenger
Examinateurs / Examinatrices : Hassan Kharroubi, Jean-Paul Dron
Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Bolaers, Marc Thomas, Hocine Kébir, Fabien Bogard, Sébastien Murer

Résumé

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Le roulement est un élément essentiel dans la conception des machines tournantes. À l'échelle industrielle, sa défaillance peut avoir de coûteuses conséquences. La maintenance prédictive sert à minimiser les coûts d'entretien et à prévenir de l'état de fatigue du composant mécanique. Dans ce cadre, nous proposons une étude de l'endommagement par fatigue de contact de roulement appliquée au cas des butées à billes. Cette étude se structure en deux axes : numérique et expérimental. Le premier consiste à établir une modélisation numérique tridimensionnelle dynamique du passage cyclique d'une bille sur une bande de roulement en présence d'un indent, en utilisant la méthode des éléments finis. L'estimation de l'évolution de la taille d'un défaut d'écaillage initié en surface en fonction des cycles de chargement est effectuée. Ces résultats sont en adéquation avec les essais en laboratoire effectués dans les mêmes conditions à l'aide d'un banc d'essais de fatigue dédié aux butées à billes. Le deuxième axe consiste à déterminer un indicateur vibratoire utilisant l'analyse modale et permettant d'estimer le niveau d'endommagement de la butée à billes in situ en présence d'indent. La technique développée dans ces travaux permet de suivre l'évolution des valeurs de l'amortissement modal en fonction des cycles de vie, évolution déterminée à partir des essais en modes statique et dynamique. Cette étude contribuera à l'estimation de la durée de vie résiduelle du composant mécanique après apparition d'un écaillage en surface, en utilisant la méthode des éléments finis et en prenant compte de l'état d'endommagement de la structure.