Semi-analytical modeling of damage under contact loading : Application to heterogeneous materials

Modélisation semi-analytique des dommages sous charge de contact : Application aux matériaux hétérogènes

Thibault Beyer (1, 2)

1 LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne]
2 MULTIMAP - Mécanique multiphysique pour les matériaux et les procédés

The blade/disk interface in turbofan is subject to fretting loading. Fan blade of the new generation of aircraft engines are made of woven composite materials. The introduction of these new kind of materials create the need for a new numerical tool able to simulate the contact between heterogeneous materials. The tribological behavior and the damage mechanism associated with these kind of material are still not well understood. The developpment of new numerical tool able to model the damage in the contact area would allow to predict the life of engines parts and to guarantee the security of passengers. This PhD is about the developpment of semi-analytical methods for modeling the damage in fretting and rolling contact conditions with some applications to heterogeneous materials.

Les pieds d’aubes de soufflantes de turboréacteurs étant soumis à des sollicitations de type fretting, l’introduction de matériaux composites dans la nouvelle génération de moteur d’avion a rendu nécessaire le développement d’outils permettant de modéliser le contact entre des matériaux hétérogènes. En particulier, le comportement tribologique et l’endommagement de ces matériaux est encore mal compris. La mise en place de méthodes numériques capable de prédire les endommagements dans le contact permettrait de mieux prédire la durée de vie des pièces en service et de garantir la sécurité des passagers. Cette thèse porte sur le développement de méthodes semi-analytiques pour la modélisation de l’endommagement dans des conditions de fretting et de roulement.

Mots clés: Contact mechanics; Heterogeneous material; Composite Material; Contact mechanics; Mechanical structures; Damage behavior; Wear; Bearing; Rolling contact fatigue; Material behaviour; Mechanical modelisation; Behaviour Modelling; Fourier transform; Contact surface; Life Time; Freeting

Mots clés: Mécanique des contacts; Matériau hétérogène; Matériau composite; Contact; Sollicitation mécanique; Frottement; Endommagement; Usure; Fatigue de roulement; Propriétés des matériaux; Modélisation de comportement; Simulation mécanique; Transformée de Fourier; Surface de contact; Durée de vie; Roulement

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Thibault Beyer. Semi-analytical modeling of damage under contact loading : Application to heterogeneous materials. Mechanics [physics.med-ph]. Université de Lyon, 2019. English. ⟨NNT : 2019LYSEI045⟩. ⟨tel-02406670⟩