Etude expérimentale et modélisation des interactions lubrifiées ou non entre les différents corps d'un palier de tête de bielle

Experimental study and modeling of the interactions, lubricated or not, between the different bodies of a connecting rod big end bearing

• Auteur / Autrice : Thi Thanh Hai Trân
• Direction : Dominique Bonneau, Thami Zeghloul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique, productique et transports
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frottement

Éléments finis, Méthode des

Photoélasticité

Lubrification élastohydrodynamique

Résumé

La modélisation numérique du comportement des paliers de tête de bielle nécessite la prise en compte de l'interdépendance des effets des interfaces, fluide entre la bielle et le maneton, et solide dans le plan de joint entre le corps et le chapeau de la bielle. Une double approche expérimentale et numérique a été retenue pour aborder le problème complexe des bielles multicorps. Un modèle de bielle à quatre parties - corps, chapeau et deux vis - en matériau photoélastique a été utilisé pour la mesure de l'épaisseur du film d'huile, des discontinuités de déplacement dans le plan de joint - ouverture et glissement - et des champs d'isochromes dans la bielle. Une nouvelle modélisation numérique du problème EHD dans le film et du problème de contact unilatéral avec frottement dans le plan de joint est proposée : les équations de Reynolds, de l'épaisseur du film, d'équilibre de la charge, du problème de contact unilatéral avec la loi de frottement de Coulomb sont discrétisées par un schéma éléments finis et résolues en utilisant des processus de Newton-Raphson, de pénalisation et de sous relaxation. Les résultats mesurés et calculés en fonction de l'angle de vilebrequin montrent l'influence de la vitesse de rotation et de l'intensité du serrage des vis d'assemblage du corps et du chapeau. Bien que les mesures des discontinuités des déplacements dans le plan de joint soient très délicates, il est montré que l'ouverture et le glissement du plan de joint sont plus importants du côté qui subit la poussée lors de la phase de combustion. Les résultats numériques confirment les tendances mises en évidence par l'expérimentation.

The numerical modeling of the behaviour of the connecting rod big end bearings requires to account for the interdependence of the effects of the interfaces fluid, between connecting rod and the journal, and solid in the mating surface between the body and the cap. A double experimental and numerical approach was adopted to tackle the complex problem of the multibody connecting rod. A model of rod with four parts - body, cap and two screws - in photoelastic material was used for the measurement of oil film thickness, discontinuities of displacement in the mating surface - opening and sliding - and the isochromatic fields in the rod. A new numerical modelization of the EHD problem in the film and of the problem of unilateral contact with friction on the mating surface is proposed: the equations of Reynolds, of the oil film thickness, of the equilibrium of the charge, of the problem of unilateral contact with the Coulomb friction law are discretized by finite element scheme and are solved by using processes of Newton-Raphson, penalisation and of under relaxation. The results measured and calculated versus the crank angle show the influence of the rotation speed and of the intensity of the bolt preload that links the body to the cap. Although measurements of displacement discontinuities on the mating surface are very delicate, it is shown that the opening and the sliding of the mating surface are more important on the side which supports the load during the combustion phase. The numerical results confirm the tendencies highlighted by the experimentation.