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Detailed view PhD thesis
Ecole Centrale de Lyon (23/01/2003), Louis Jézéquel (Dir.)
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Etude du comportement non-linéaire dans le domaine fréquentiel --- Application à la dynamique rotor
David Demailly1

Parmi tous les composants mécaniques présents dans un moteur d'avion, les roulements tiennent une place majeure puisqu'ils assurent la liaison entre les parties tournantes, les rotors, et les parties fixes, les stators. Pour assurer leur bon fonctionnement, un jeu radial interne est nécessaire. Les roulements présentent de ce fait une non-linéarité forte qui peut affecter le comportement vibratoire de la structure. L'objectif de cette thèse, réalisée en collaboration avec la société Snecma Moteurs, est d'étudier l'influence de ce jeu fonctionnel sur la dynamique rotor. A cette fin, un banc expérimental, dénommé banc Dynamique D'Ensemble, a été réalisé. Dans un premier temps, l'aspect modélisation des roulements sera traité. Le modèle proposé, qui prend en compte le jeu radial et considère le contact bille/bague comme hertzien, nécessite cependant des outils de calcul appropriés. Nous présenterons alors la méthode de tir multiple et la méthode des éléments finis en temps avant de montrer les résultats de calculs effectués sur divers exemples. Dans un second temps, nous présenterons le banc Dynamique D'Ensemble qui permettra de valider expérimentalement les modèles de roulements utilisés. Ce banc a été conçu pour être le plus simple possible, tout en restant le plus représentatif d'un moteur d'avion. Nous exposerons tout d'abord les aspects dimensionnement et recalage, puis les premiers résultats obtenus sur banc tournant.
1:  LTDS - Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes
dynamique rotor – jeu de roulement – contact de Hertz – méthodes non-linéaires – analyse de la stabilité – dimensionnement – essais expérimentaux

Of all mechanical components in aircraft engines, bearings are primordial since they connect rotating parts, namely the rotors, to non-rotating parts, namely the stators. The good running is insured by an internal radial clearance. This latter gives to bearings a strongly nonlinear behavior which can affect rotordynamics. The aim of this thesis is to study the influence of the clearance on rotordynamcis. For this purpose, an experimental set-up, called DDE bench, has been built-up. The first part is devoted to bearing model bearings. The one developed here takes into account the radial clearance and assumes that the balls/raceways contact is of hertzian nature. Specific algorithms based on the multiple shooting method and the time finite element method are used. These methods will be thoroughly studied before presenting some results on relevant examples. The description of the DDE bench will follow. This one will help us to validate the bearing models. It was designed to be as simple as possible, while remaining representative of an actual aircraft engine. Elements of design and updating will be addressed. The obtained results will then be presented.
rotordynamics – bearing clearance – Hertz contact – nonlinear methods – stability analysis – mechanical design – testing

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