Tribo-dynamique des engrenages - interactions entre la dynamique, la lubrification et la dégradation des surfaces : Modélisation, optimisation et détection

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Les forces dynamiques présentes dans les éléments comme les engrenages, roulements, paliers et autres causent des vibrations et du bruit, accélèrent la dégradation par fatigue et amplifient les élévations de température pouvant mener à la rupture des films de lubrification et à des zones d'usure. En outre, afin d'améliorer les rendements, on réduit le frottement visqueux en utilisant des lubrifiants plus légers, ce qui réduit aussi la protection des surfaces. La littérature montre que la dynamique d'un système mécanique, la lubrification et la dégradation sont fortement interreliées. Ces interactions demeurent toutefois peu documentées et difficiles à modéliser; malgré l'importance des progrès récents, leur complexité mène à des modèles multiphysiques lourds à traiter. La modélisation détaillée de ces mécanismes est néanmoins essentielle; les applications modernes exigent des systèmes fiables, efficaces, et de plus en plus légers et silencieux. L'objectif du programme de recherche est de produire des outils de modélisation tribo-dynamiques offrant une représentation détaillée des zones de contact sec ou lubrifié, et qui prédisent et intègrent la dégradation évolutive de systèmes mécaniques dont le fonctionnement repose sur des forces transmises par contact dynamique. Le programme vise particulièrement à analyser et modéliser : - Les interactions entre la chaleur générée dans les zones de contact lubrifiées et la réponse pression/aire de contact; - L'influence de l'état des surfaces sur la température et le type de régime de lubrification généré; - Les interactions entre les charges dynamiques et la dégradation des surfaces en contact dans les engrenages; L'objectif du programme sous-entend ainsi de prédire la signature dynamique de systèmes dégradés pour pouvoir la détecter sur les machines réelles. Il propose aussi de produire des modèles utiles à la conception de systèmes. Ce programme permettra notamment de : - Développer des stratégies de détection de la dégradation évolutive d'engrenages opérant en modes constant et variable; - Développer des stratégies d'optimisation qui intègrent la dégradation évolutive pour concevoir des systèmes offrant une réponse dynamique optimale sur une durée de vie complète. Ces objectifs se traduiront par 3 formations de doctorat, 1 de maîtrise et 2 stages de 1er cycle. Les activités de recherche s'appuieront sur les approches que nous avons proposées jusqu'à maintenant. La validation des résultats sera faite par comparaison à des méthodes de modélisation reconnues, des données extraites de la littérature et des mesures réalisées dans nos laboratoires. A terme, le programme de recherche produira des modèles numériques capables de prédire la durée de vie restante de systèmes en opération. Ils seront utiles en maintenance préventive. Ils seront cependant encore plus profitables au moment du design en permettant d'établir les ajustements qui assureront des durées de vie, comportements et rendements optimaux.