Analyse multi-échelle de l’usure par fretting sous chargement dynamique

Multiscale analysis of fretting-wear under dynamical loading

¹ Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, École Centrale de Lyon, CNRS UMR 5513, 36 avenue Guy de Collongue, 69134 Écully Cedex, France
² Département de Mécanique Appliquée Université Technique d’État de Moscou (Bauman), Moscou, Russie
³ Snecma – groupe Safran, 77550 Moissy-Cramayel, France

^a Auteur pour correspondance : Loic.Salles@ec-lyon.fr

Reçu : 16 Juillet 2010
Accepté : 16 Juillet 2010

Résumé

Les roues aubagées assemblées peuvent posséder beaucoup de zones de contact. À cause des déplacements relatifs aux interfaces, l’usure par fretting est possible, elle affecte négativement la durée de vie de la structure. Il existe des méthodes pour prédire l’usure par fretting dans une analyse quasi-statique. Cependant elles ne permettent pas de prédire tous les phénomènes observés dans les attaches d’aubes de systèmes industriels. Un traitement numérique de l’usure par fretting sous chargement vibratoire est proposé. La méthode est basée sur la DLFT (Dynamical Lagrangian Frequency Time method). Elle permet de modéliser un contact unilatéral avec la loi de frottement de Coulomb. L’idée de base est de séparer le temps en deux échelles : l’échelle lente pour les phénomènes tribologiques et une échelle rapide pour la dynamique. Sur un nombre choisi de périodes l’état est supposé stationnaire et les variables sont décomposées en séries de Fourier. Des investigations numériques, sur roues aubagées avec une interface de contact avec frottement, illustrent les performances de la méthode et montrent le couplage entre dynamique et tribolologie.

Abstract

Assembled bladed disks may have many contact interfaces. Because of relative displacements at these interfaces, fretting-wear occurs, which affects negatively the lifetime of the structure. Methods exist to predict fretting-wear by quasi-static analysis. However they do not predict all the phenomena observed in blade attachments on real industrial plants. A numerical treatment of fretting-wear under vibratory loading is proposed. The method is based on the Dynamical Lagrangian Frequency Time method. It models unilateral contact through Coulomb’s friction law. The basic idea is to separate time in two scales, slow scale for tribological phenomena and fast scale for dynamics. For a chosen number of periods of vibration, a steady state is assumed and the variables are decomposed in Fourier series. Numerical investigations on a bladed-disk with friction contact interfaces illustrate the performances of this method and show the coupling between dynamical and tribological phenomena.