Intégration de modèles d'amortissement visco-tribologique dans le processus de conception des systèmes dynamiques.

Directeur de thèse : Etienne Balmes Encadrement : Mikhail Guskov Ecole doctorale d’accueil : Arts et Métiers ParisTech Lieu de travail : PIMM, ENSAM, 75013 Paris Durée du contrat : 36 mois , début sep/oct 2010 Salaire : 2000 € brut / mois

Les vibrations des systèmes industriels sont à l’origine de nuisances sonores et d’inconfort, mais aussi d’endommagement par fatigue des pièces. Pour ces raisons, la prédiction dans les phases d’études des ambiances vibratoires sur de large gamme de fréquence est primordiale. Des telles prédictions sont actuellement accessibles avec des modèles de grande taille prenant en compte de la géométrie détaillée des pièces en faisant des hypothèses de linéarité. En pratique cependant, l'amplitude des vibrations est limitée par des phénomènes de dissipation, non-linéaires en temps ou fréquence, que l'on doit prédire de façon précise pour maitriser les niveaux en fonctionnement. Les principaux mécanismes physiques de dissipation sont

− le contact/frottement au niveau des interfaces, dont la prédiction demande une connaissance précise des coefficients de frottement et une prédiction détaillée des répartitions de champs de pression, et

− le comportement de matériaux non-linéaires généralement choisis pour leurs caractéristiques viscoélastiques mais pouvant aussi présenter des comportements hystérétiques de type frottement, dont la prédiction demande une connaissance précise de l'historique des contraintes

− les liaisons tournantes de type palier fluide.
Les modèles locaux, ayant un niveau de détail suffisant pour approcher les mécanismes de dissipation, sont actuellement trop lourds pour être intégrés dans les modèles globaux nécessaires pour représenter les sollicitations réellement vues par les liaisons. Les objectifs de la thèse sont donc :

− Mettre en œuvre des techniques de réduction de modèle pour permettre la simulation de modèles physiques de liaison dissipatives intégré dans des modèles d'ensemble.
 
− Valider ces simulations d'ensemble par corrélation entre les simulations et les essais réalisés par les partenaires du projet.
 
− Proposer des méthodologies de conception en construisant des modèles équivalents simplifiés pour la conception de réponse d'ensemble et des stratégies d'optimisation paramétrique pour améliorer le comportement dissipatif de liaisons précises

Les travaux seront réalisés dans l'environnement de calcul SDT qui contient déjà un certain nombre des outils nécessaire permettant ainsi la simulation temporelle du crissement de frein (thèse CIFRE en cours en collaboration avec Bosch, projet ADEME avec la SNCF débuté en février 2010). Le projet permettra en particulier d'intégrer dans les simulations temporelles des modèles locaux plus complexes que le contact-frottant de type Coulomb et de combiner les comportements de type friction et viscoélasticité ce qui est actuellement inaccessible. Les travaux permettront d'étendre le domaine d'application d'un logiciel utilisable par des bureaux d'études industriels.

La thèse de statut CDD Arts est financée par le projet FUI 9 MAIAS (Mesure de l’Amortissement Induit dans les ASsemblages) démarré le 01 Octobre 2010 qui fait intervenir 11 partenaires pour un montant global de 3 M€.

Contact : etienne.balmes@paris.ensam.fr 01 44 24 63 71 mikhail.guskov@paris.ensam.fr