Thermoelastic analysis of contacts defined by straight or curved boundaries under dry or elastohydrodynamic lubrication conditions

Résumé

L'amélioration des caractéristiques des paliers et des contacts en général est un besoin constant de l'industrie. Cette étude propose une méthode précise, fiable et efficace qui peut traiter des surfaces de contact qui ont différentes géométries d'aspérités négatives ou positives, tout en tenant compte de la thermoélasticité. Cet objectif est atteint en ajoutant la capabilité thermoélastique et la capacité de traitement des bords courbés à la méthode semi-analytique du demi-espace (SAM) développée par Hartnett (Hartnett, 1980). Pour préparer un modèle de simulation de contact complet, l'étude identifie les faiblesses de la méthode du demi-espace disponible, qui s'est déjà avérée plus efficace et moins longue que les approches FEA, et cible ces faiblesses. L'une des faiblesses des méthodes basées sur le demiespace est l'incapacité à simuler de manière fiable les bords courbés. Afin de traiter les bords courbés, l'étude définit, d'abord, la position de la pression d'équilibrage pour chaque position à l'intérieur de la zone de contact afin d'éliminer la contrainte cisaillement qui reste à la surface libre courbé. Deuxièmement, il introduit un facteur de correction pour la pression d'équilibrage afin d'éliminer la contrainte normale qui reste sur la surface libre courbé. Une autre faiblesse importante de SAM est l'incapacité de prise en compte des effets thermoélastiques, en particulier, en présence des bords libres. Pour remédier à cette faiblesse, l'étude introduit des facteurs d'influence thermoélastiques à calculer une seule fois au début du processus de simulation. Semblable aux erreurs élastiques imposées par les bords libres, en raison de l'hypothèse du demi-espace, les bords libres imposent également certaines erreurs lors considération thermoélastique. Ces erreurs proviennent du débit de chaleur et de la contrainte normale thermoélastique généré à la surface libre. Cette étude traite, d'abord, les bords libres plats en tirant parti du débit de chaleur généré à la surface libre afin de définir la frontière thermique correspondante en appliquant des patchs de chaleur d'équilibrage et en introduisant un facteur de modification des frontières thermiques. À la deuxième étape, le processus calcule un facteur de correction pour le patch de chaleur d'équilibrage appliqué pour tenir compte de la contrainte normale thermoélastique générée à la surface libre plat. A l'étape suivante, l'étude considère les bords libres courbés tout en prenant en compte les effets thermoélastiques. Depuis que les premières étapes de l'étude ont déjà traité les aspects élastiques des bords libres courbés, cette étape se concentre uniquement sur les aspects thermoélastiques. Pour ce faire, l'étude calcule, d'abord, la position des patchs de chaleur d'équilibrage, puis applique le facteur de modification de la frontière thermique introduit dans les étapes précédentes pour définir la frontière thermique au bord libre courbé. Ensuite, l'étude calcule un facteur de correction pour le patch de chaleur d'équilibrage afin d'éliminer la contrainte normale thermoélastique générée à la surface libre courbé pour une frontière thermique spécifique (frontière thermique adiabatique). Dans l'étape finale, l'étude introduit une dernière modification du facteur de correction introduit à l'étape précédente pour tenir compte d'autres frontières thermiques. Étant donné que le modèle proposé est suffisamment flexible pour gérer tout contact avec un profil de pression arbitraire et variable, l'étude a utilisé le modèle développé pour modéliser un contact de roulement thermoélastique thermique élastohydrodynamique avec des bords libres. Ensuite, l'étude a effectué une analyse factorielle complète sur les effets des trois principales variables de contact (Charge, vitesse moyenne et grade de viscosité du lubrifiant utilisé) sur les paramètres caractéristiques du contact lubrifié (Pression maximale, température maximale et épaisseur minimale du film de lubrifiant).

Date	27 sept. 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Raynald Guilbault (Directeur(-trice))