Modeling the influence of surface pitting on contact pressure and friction coefficient under elastohydrodynamic lubrication conditions

Résumé

Les composants mécaniques utilisés dans les machines sont lubrifiés pour prévenir l’usure et améliorer leur efficacité. La lubrification réduit la génération de chaleur, atténue la pression de surface, et enfin améliore le fonctionnement des équipements. En fonction ses charges externes et des vitesses, différents régimes de lubrification peuvent exister. Plus précisément, le régime élastohydrodynamique décrit le comportement d’un lubrifiant entre surfaces soumises à une charge externes concentrée sur une petite zone de contact, et provoquant des déformations élastiques d’amplitude comparable à l’épaisseur du film de lubrifiant. Ce régime de lubrification apparaît principalement entre des surfaces non conformes. Les modèles numériques classiques de lubrification élastohydrodynamique ont été développés pour prédire les distributions de pression et les épaisseurs de film de lubrifiant générées entre surfaces lisses ou rugueuses. Cependant, dans des applications réelles, différents types de dégradation peuvent détériorer la qualité des surfaces, et entraîner des changements micro et souvent acroscopiques des conditions de contact. Les piqûres font partie des défaillances de surface les plus courantes. Ce dommage résulte de chargements cycliques. La présence de piqûres de surface affecte de manière significative les distributions de pression, les épaisseurs de film de lubrifiant et les coefficients de frottement. Ce mémoire s’attelle d’abord à modéliser le contact sec entre deux cylindres. L’approche adoptée s’appuie sur l’algorithme proposé par Hartnet. Cet algorithme est complété par l’ajout de cellules de pression en miroir, combinées au facteur de sur correction proposé par Guilbault, afin d’éliminer les distributions de contrainte normale et de cisaillement générées sur les surfaces libres. Par la suite, dans le but d’obtenir un modèle élastohydrodynamique pour surfaces lisses, la démarche proposée ajoute l’équation de Reynolds à la solution. La validation du modèle repose sur une comparaison des distributions de pression et épaisseurs de film prédites à des valeurs de référence. Le processus considère différentes conditions de charge et de vitesse. Ensuite, les développements intègrent le terme de l’équation de Reynolds variant dans le temps. Cet élément permet de modéliser des piqûres de surface. L’étude considère différentes profondeurs et configurations de piqûres, afin de comprendre l’influence des défauts de surface sur la lubrification de rouleaux cylindriques. L’analyse compare les réponses obtenues pour des surfaces lisses et dégradées. Les prédictions du modèle numérique confirment que la présence de piqûres affecte de manière importante les pressions de surface, les épaisseurs de film de lubrification, ainsi que les coefficients de frottement.

Date	22 juil. 2020
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Raynald Guilbault (Directeur(-trice))