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Modélisation de la propagation des fissures dans les engrenages par la méthode des éléments de frontières

Lalonde, Sébastien (2008). Modélisation de la propagation des fissures dans les engrenages par la méthode des éléments de frontières. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La fatigue en flexion est responsable de plus de 30% des défaillances des systèmes d'engrenage et par conséquent, engendre des pertes substantielles. 11 devient donc essentiel de bien comprendre ce phénomène afin d'en minimiser les impacts souvent néfastes.

Ce projet d'étude propose donc la modélisation de la fafigue en flexion des engrenages basée sur les concepts d'endommagement et de la mécanique de la rupture. Visant le développement d'une méthode d'analyse systématique et complète du problème, une approche générale a été adoptée pour ainsi traiter les phases d'initiation et de propagation de la fissuration.

Le modèle a été réalisé par la Méthode des Équations Intégrales de Frontières (MEIF) qui s'est avérée très efficace. Outre l'élaboration d'un outil d'analyse définissant les bases de Félude du phénomène, deux contributions importantes découlent de celte recherche.

1 - Le développement d'une nouvelle technique de modélisation des fissures pour la MEIF;
2 - L'introduction d'un nouveau critère d'initiation de fissure, basé sur une combinaison vectorielle du cisaillement et de la tension.

Une validation par comparaison à des mesures expérimentales, tirées d'essais de fatigue réalisés dans le cadre de ce projet, a permis de conclure à une excellente précision du modèle au plan de la propagation. Du côté de l'initiation, les résultats ont démontré que l'approche proposée était cohérente avec les observations.

Titre traduit

Modeling of crack propagation in gears using the boundary element method

Résumé traduit

Bending fatigue is responsible for more than 30% of gear system failures and consequently, generales substantial losses. It is therefore essential to perfectly understand this phenomenon in order to minimize is baneful impacts.

This study therefore proposes the modeling of gear bending fatigue based on damage mechanics and fracture mechanics. Aiming to develop a systematic method to analyze completely the problem, a general approach was adopted to treat initiation and propagation phases of cracking.

The model was developped with the Boundary Element Method (BEM) which has proved to be very effective. In addition to the development of a tool analysis defining the basic rules of gear bending fatigue study, two important contributions emerge from this research.

1 - The development of a new crack modeling technique for the BEM;
2 - The introduction of a new criterion for crack initiation based on a vectorial combination of shear and tension forces.

A validation by comparisons lo experimental measurements, derived from fatigue tests carried out within the framework of this project, has confirmed that the model is accurate for the prediction of crack propagation. Whereas for crack initiation, results have shown that the proposed approach was coherent with the observations.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr. : f. [245]-256.
Mots-clés libres: element, endommagement, engrenage, fatigue, fissure, flexion, frontiere, initiation, mecanique, methode, modelisation, numerique, propagation, rupture
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Guilbault, Raynald
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 10 août 2010 13:08
Dernière modification: 19 déc. 2016 22:02
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/108

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