Lubrification thermo-hydrodynamique des paliers soumis à des chargements statiques et dynamiques lubrifiés par des fluides à rhéologie complexe : Etude théorique et numérique simplifiée.

Abstract

Considérés comme des éléments de machines modernes, les paliers hydrodynamiques et aérodynamiques sont largement utilisés comme organes de guidage à cause de leur simplicité constructive et leur fiabilité élevée. La plupart des études de simulation des problèmes de lubrification fluide dans de tels paliers supposent généralement que le comportement des fluides lubrifiants est Newtonien et que le régime de lubrification est isotherme. Néanmoins, les applications pratiques de la lubrification montrent que le modèle de fluide newtonien ou visqueux linéaire ne constitue pas une approche satisfaisante des problèmes de lubrification avec des fluides dopés ou pollués. La recherche présentée dans ce mémoire de thèse comprend deux parties : Dans La première partie, on a présenté une analyse théorique des effets combinés du paramètre de couple des contraintes (modèle du fluide polaire de V. K. Stokes) et de la piézo-viscosité du fluide sur le comportement thermo-hydrodynamique d’un palier compliant dynamiquement chargé de moteur à combustion interne. Dans cette partie, l’analyse de ce type de palier repose sur la résolution d’un problème de lubrification inverse non linéaire gouverné par l’équation de Reynolds modifiée couplée aux équations d’équilibre du maneton en utilisant une approche thermique globale. L’évaluation de la puissance dissipée dans le contact requiert la dérivation d’une équation d’énergie modifiée pour un fluide polaire { couples de contrainte. Pour déterminer le champ de pression dans le palier, la méthode des substitutions successives (ou méthode du point fixe) est utilisée pour la résolution du système d’équations algébriques non linéaires résultant de la discrétisation par différences finies de l’équation de Reynolds modifiée. Le lieu du centre du maneton durant tout le cycle thermodynamique du moteur est déterminé { l’aide de la méthode itérative de Newton- Raphson amortie appliquée aux équations d’équilibre du maneton en négligeant les forces d’inertie de celui-ci. Dans la seconde partie, on a mené une étude du comportement statique et dynamique linéaire d’un palier { feuilles compliant (déformable) lubrifié par un gaz qui est de l’air pollué modélisé comme étant un fluide { couple de contraintes en régime isotherme. Dans cette approche dynamique, le film d’air est modélisé par huit coefficients dynamiques, à savoir : quatre coefficients de raideur et quatre coefficients d’amortissement. Pour calculer ces coefficients, on a utilisé une technique basée sur la perturbation analytique de l’équation de Reynolds non linéaire modifiée écrite en régime dynamique. Une étude des effets des couples de contraintes et des déformations dynamiques des feuilles sur le comportement dynamique du palier a été aussi envisagée. Les résultats obtenus ont montré que les effets des couples de contrainte dus à la présence des additifs et des particules de pollution, et de la piézo-viscosité ont des effets non négligeables sur le comportement dynamique des paliers fluides compliants surtout lorsqu’il s’agit de lubrifiants incompressibles.