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Jerbi, Hana. Modélisation de l'usure et l'endommagement des contacts nus et revêtus sous chargement de fretting par une méthode semi-analytique [en ligne]. Thèse. Villeurbanne : Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, 2016. Disponible sur : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2016LYSEI011/these.pdf


Domaine(s) : D14 - Mécanique
Indice Dewey : 621.890 72
Langue : Français
Mots-clés : Fretting, Mécanique, Usure1, Frottement, Mécanique des contacts, Tribologie, Méthode semi analytique, Modélisation, Endommagement, Fretting, Mechanics, Wear, Friction, Contact mechanics, Tribology, Modelisation, Damage, Semi-analityc method



Directeur(s) de thèse : Baietto-Dubourg, Marie-Christine ; Nélias, Daniel
Etablissement de soutenance : INSA de Lyon
Etablissement de co-tutelle : Université de Lyon - 2015-...., Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique - Villeurbanne
Laboratoire : Université de Lyon - 2015-...., Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique - Villeurbanne, Institut national des sciences appliquées de Lyon - Lyon, LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures, UMR 5259 - Lyon, INSA, Ecole(s) Doctorale(s) : Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (Villeurbanne), Partenaire(s) de recherche : Institut national des sciences appliquées de Lyon (Lyon) (établissement opérateur d'inscription), LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures, UMR 5259 (Lyon, INSA) (Laboratoire), Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne] / LaMCoS (Laboratoire), Autre(s) contribution(s) : Siegfried Fouvry (Président du jury) ; Marie-Christine Baietto-Dubourg, Daniel Nélias, Siegfried Fouvry, Jean Denape, Philippe Dufrenoy, Juan-Antonio Ruiz-Sabariego (Membre(s) du jury) ; Jean Denape, Philippe Dufrenoy (Rapporteur(s))
Numéro national de thèse : 2016LYSEI011
Date de soutenance : 2016

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Résumé français : Ce travail s'attardera sur deux types de dégradation par fretting, l'usure et l'endommagement par dégradation des propriétés matériaux. Une loi d'usure énergétique sera utilisée pour quantifier l'usure en glissement total d'un contact revêtu. Un modèle d'endommagement basé sur le concept de la déformation équivalente sera utilisé pour étudier l'évolution de l'endommagement dans un contact revêtu. L'analyse d'un problème de contact requiert un outil de calcul à la fois robuste et rapide. Dès lors des simulations d'usure et d'endommagement cyclique peuvent être réalisées en un temps court. Pour atteindre cet objectif, un code de contact basé sur une méthode semi-analytique est utilisé. Des solutions analytiques élémentaires permettent de relier les sollicitations normales et tangentielles aux déplacements élastiques résultants des surfaces en contact. Ces déplacements élastiques sont alors exprimés par un double produit de convolution discret entre des coefficients d'influence et les sollicitations dans le contact. La prise en compte d'un revêtement nécessite l'intégration d'un modèle d'homogénéisation dans le code de contact. Une technique d'enrichissement via la méthode de l'inclusion équivalente d'Eshelby, dans laquelle la contribution d'une ou plusieurs inclusions est superposée à la solution en élasticité, est utilisée. Le modèle de comportement revêtement/substrat peut être validé par comparaison avec les résultats obtenus avec un modèle basé sur les techniques Multigrille. La loi d'usure est ensuite implémentée, et une simulation d'usure est alors entreprise. Des simulations d'usure sont effectuées pour un contact poinçon-plan en glissement total. Les résultats numériques d'usure sont comparés à des essais antérieurs effectués par le LTDS. Pour l'endommagement, des calculs analytiques sont premièrement effectués permettant d'analyser le comportement endommageable sous chargement cyclique uniaxial. Le modèle de Mazars est ensuite adapté au problème de contact et implémenté ; des simulations sont alors menées pour étudier le comportement élasto-endommageable du contact sous chargement de fretting.


English abstract : This work will focus on two types of degradation by fretting, wear and damage by degradation of materials properties. An energy wear law will be used to quantify the wear of a coated contact under gross slip conditions. A damage model based on the concept of equivalent strain will be used to study the damage evolution in a coated contact. Analysis of a contact problem requires a robust and fast computation tool. Therefore cyclic wear and cyclic damage simulations can be performed in a short time. To achieve this objective, a contact code based on a semi-analytic method is used. Elementary analytical solutions allow to link the normal and tangential stresses to elastic displacements resulting of the contacting surfaces. These elastic displacements are then expressed by a double product of discrete convolution between the coefficients of influence and solicitations in the contact. The consideration of coating requires the integration of a homogenization model in the contact code. An enrichment technique via the equivalent inclusion method of Eshelby, in which the contribution of one or more inclusions is superposed on the elastic solution, is used. The coating / substrate behavior model can be validated by comparison with results obtained with a model based on the Multigrid techniques. The wear law is then implemented and a wear simulation can now be conducted. Wear simulations are performed for a punch-plane contact under gross slip conditions. Numerical wear results are compared to wear-fretting test conducted by the LTDS. For damage, analytical calculations are first performed to analyze the endommageable behavior under uniaxial cyclic loading. Mazars model is then adapted to the contact problem and implemented. Simulations are then conducted to study the behavior of elastic-damageable contact under fretting loading.