Etude de l'impact des traitements thermochimiques sur la tenue en fatigue des dentures d'engrenage : compréhension des mécanismes et modélisation associée.

Study of the impact of thermochemical treatments on the fatigue behaviour of gear teeth: understanding of the mechanisms and associated modelling

• Auteur / Autrice : Aniclelson Alves de moura
• Direction : Franck Morel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/07/2022
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAMPA - Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et InnovAtion
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés libres

Fatigue

Engrenage

Traitement thermochimique

Bi-modalité

Fatigue

Gear

Thermochemical treatment

Bi-modality

Résumé

Il existe de nombreux systèmes de transmission de puissance dans les moteurs d'avions et d'hélicoptères. Ces systèmes constitués d'engrenages évoluent dans un environnement complexe et sont soumis à des sollicitations de fatigue multiaxiale à grand nombre de cycles. Les engrenages suivent une gamme de fabrication complexe faisant intervenir des traitements de renforcement superficiel qui se traduisent par un gradient de propriétés mécaniques et des variations des propriétés microstructurales. L'un des modes de sollicitation des engrenages est la fatigue de flexion en pied de dent. Des études récentes ont mis en évidence la présence d'une bi-modalité dans les processus d'amorçage sous ce mode de sollicitation. Les mécanismes associés à cette bi-modalité doivent être mieux étudiés pour comprendre leur origine de manière à anticiper les risques d'endommagement en service. L'étude aura tout d'abord pour but de comprendre l'origine de la bi-modalité d'amorçage à l'aide d'analyses fines des chargements à l'échelle de la microstructure et à l'échelle du solide en s'appuyant sur des résultats d'essais expérimentaux et sur des développements en simulation numérique. Une validation expérimentale sera réalisée. Pour compléter les travaux, des approches statistiques pourront être employées comme outils d'aide à la décision afin de faciliter les choix de conception très tôt dans le dimensionnement pour garantir la bonne adéquation structure / matériau / procédé.

There are many power transmission systems in aircraft and helicopter engines. These gear systems operate in a complex environment and are subjected to multiaxial fatigue stresses with a high number of cycles. The gears follow a complex manufacturing process involving surface reinforcement treatments that result in a gradient of mechanical properties and variations in microstructural properties. One of the stress modes of gears is Tooth Root Bending Fatigue. Recent studies have highlighted the presence of a bi-modality in the crack initiation process under this mode of solicitation. The mechanisms associated with this bimodality need to be better studied to understand their origin in order to anticipate the risks of damage in service. The study will first aim to understand the origin of the bi-modality of crack initiation using fine analyzes of the loadings at the microstructure and solid scales based on experimental test results and developments in numerical simulation. An experimental validation will be carried out. To complete the work, statistical approaches could be used as decision-making tools in order to facilitate the design choices in the dimensioning to ensure the good fit between structure/material/process