Analyse par éléments finis de contraintes dans les assemblages par frettage

• Main Author: Martin, Francis
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2012
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/986/1/MARTIN_Francis.pdf

L’objectif de ce mémoire est d’étudier la concentration de contrainte en fatigue pour les assemblages par frettage soumis à une flexion rotative. Cette technique d’assemblage consiste à introduire un arbre dans un rouleau dont le diamètre interne est inférieur au diamètre de l’arbre. En chauffant le rouleau et/ou en refroidissant l’arbre, il est possible d’assembler les deux pièces sans effort. Pour faciliter la conception, la méthode des éléments finis peut être utilisée pour évaluer le facteur de concentration de contrainte généré après l’assemblage. Plusieurs techniques de modélisations seront présentées, tels que la modélisation axisymétrique, la modélisation 3D avec et sans éléments de contact, et une comparaison avec la méthode analytique. La singularité présente à la limite du contact entre l’arbre et le rouleau rend la modélisation plus difficile car elle empêche la convergence des résultats. La méthode d’analyse présentée permet de remédier à ce problème afin d’obtenir des résultats convergents. Les résultats obtenus démontrent que l’utilisation d’un rayon sur le diamètre intérieur du rouleau réduit la vie en fatigue. Par contre, l’ajout d’une rainure sur la face du rouleau permet d’augmenter la vie en fatigue. Dans le but de valider les résultats obtenus par la méthode des éléments finis, deux bancs d’essais seront introduits afin d’effectuer des essais en fatigue pour comparer les résultats expérimentaux aux analyses. Le premier banc d’essai a eu de l’usure prématurée des roulements ce qui a forcé l’arrêt des essais. Le deuxième banc d’essai a montré de bons résultats, mais le manque de répétabilité lors du montage ainsi que le nombre limité d’essais n’a pas encore permis d’obtenir des résultats concluants. Finalement, quelques modifications du second banc d’essai sont proposées afin d’en améliorer les performances