Thèse soutenue

Modélisation multiphysique des roulements à billes par la Méthode des Éléments Discrets en régime Élasto-Hydro-Dynamique

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Auteur / Autrice : Samatar Omar Farah
Direction : Mohamed GuessasmaEmmanuel Bellenger
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur. Mécanique
Date : Soutenance le 12/12/2022
Etablissement(s) : Amiens
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des technologies innovantes (Amiens ; 2004-....)
Jury : Président / Présidente : Hakim Naceur
Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Panier, Hassan Elmi Robleh, Charles Machado
Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Bolaers, Frédéric Druesne

Résumé

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Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse a contribué au développement d'un outil numérique dédié à la simulation des roulements à billes en conditions de service Elasto-Hydro-Dynamiques (EHD). Une modélisation originale, adaptée à ces organes de guidage en rotation, est donc mise en œuvre dans le cas des roulements à billes à contact radial SKF 6208 et à contact oblique SKF 7208. De par leur caractère multi-contact, les deux roulements sont modélisés par la Méthode des Eléments Discrets, avec une formulation hertzienne du contact elliptique pour déterminer les interactions billes/pistes de roulement et déformations aux contacts. En considérant, dans un premier temps, des indicateurs standards, à la fois cinématiques et dynamiques, les modèles discrets de roulements à billes 6208 et 7208, sont testés puis validés en conditions statiques et dynamiques. L'implémentation, dans un deuxième temps, d'un modèle rhéologique piézo-visco-élastique du lubrifiant a, quant à elle, contribué à mettre en évidence l'influence du pilotage en vitesse, du chargement imposé, ou encore, du jeu diamétral sur le régime de lubrification du roulement. Le couplage, dans un troisième temps, des propriétés rhéologiques et diélectriques du lubrifiant a permis de montrer la pertinence de la réponse électrique du roulement, en particulier pour l'identification de son régime de lubrification. En effet, la corrélation de l'épaisseur de film fluide à sa capacitance électrique s'est révélée un bon indicateur de l’état du contact lubrifié. Cette corrélation est corroborée par une bonne adéquation des prédictions numériques, obtenues avec le modèle discret de roulement à billes à contact radial 6208, et résultats expérimentaux issus de la littérature. En conclusion, la capacitance électrique du contact lubrifié est un indicateur fiable, pouvant être utilisé comme moyen de prédiction du régime de lubrification pour assurer une durée de vie optimale au roulement