Modélisation expérimentale et numérique de la lubrification des paliers compliants sous chargement dynamique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Experimental and numerical modeling of elastic connecting-rod bearings under dynamic loads

Modélisation expérimentale et numérique de la lubrification des paliers compliants sous chargement dynamique

Virgil Optasanu

Résumé

The elastic bearings lubrication such as the connecting –rod bearings must consider he hydrodynamic effects as well as the elastic deformations of the structures. In order to appreciate the validity of the existent numerical models, comparisons with real phenomena must be done. This comparisons need the employment of experimental devices and measurement methods.
In order to proceed to a comparison with numerical results, an original experimental device has been built. This device respect the connecting-rod / crankshaft kinematics and use of schematic connecting-rod models.
The used methods are the photoelasticity and the digital image correlation method. The first is used in order to visualise the stress generated by the pressure field inside the model and the second is employed to measure the lubricant film thickness.
The comparison with the numerical results shows very good agreement between the calculated and measured isochromes fringe pattern, which means that the film pressure is correctly calculated. The film thickness shows o good agreement on almost all the functioning cycle but less at 30° before and after the explosion moment. The viscoelasticity is considered to be responsible of this behaviour.
The numerical part of this work is based on the squeeze film phenomena study by the modification of existent numerical algorithm. After a comparison with an analytic study, which support the validation of the numerical code, the problem of the connecting-rod small end bearing is considered. The influence of the shaft elasticity, of the piezoviscosity of the lubricant, the location of the supply holes is studied too.
La lubrification des paliers compliants tels les paliers de bielle doit prendre en compte les effets hydrodynamiques ainsi que les déformations élastiques des structures. Pour pouvoir juger de la validité des modèles numériques existants, des comparaisons avec des phénomènes réels doivent être faites. De telles comparaisons nécessitent l'utilisation de dispositifs expérimentaux et de méthodes de mesure.
Afin d'effectuer une comparaison avec les résultats numériques, un dispositif expérimental original a été réalisé. Ce dispositif respecte la cinématique du système bielle ‑ manivelle et utilise des modèles schématiques de bielle. Il fournit des résultats sur les phénomènes élastohydrodynamiques sous chargement dynamique.
Les méthodes de mesure utilisées sont la photoélasticimétrie et la corrélation d'images numériques. La première est utilisée pour visualiser l'état des contraintes généré dans la structure du modèle de bielle par la pression du film de lubrifiant et la seconde sert à mesurer l'épaisseur du film d'huile dans le palier.
La comparaison avec la modélisation numérique montre une très bonne concordance entre le réseau de franges d'isochromes visualisé expérimentalement et celui calculé numériquement. Quant à l'épaisseur de film, la concordance est bonne sur tout le cycle sauf sur 30° d'angle de vilebrequin avant et après l'explosion. Cette non-concordance est mise au compte de la viscoélasticité du matériau.
La partie numérique de ce travail consiste en l'étude des phénomènes d'écrasement du film de lubrifiant par la modification du code de calcul existant. Après une comparaison avec une étude simple analytique, qui valide la justesse de la modélisation numérique, le problème de la lubrification des paliers de pied de bielle est abordé. L'influence des divers caractéristiques telles que l'élasticité de l'arbre, la piézoviscosité du lubrifiant, la position des cuvettes d'alimentation, est également étudiée.
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Dates et versions

tel-00102599 , version 1 (02-10-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00102599 , version 1

Citer

Virgil Optasanu. Modélisation expérimentale et numérique de la lubrification des paliers compliants sous chargement dynamique. Mécanique [physics.med-ph]. Université de Poitiers, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00102599⟩

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