Dans le domaine de la tribologie, l’usure est une des consequences du frot-tement. Elle correspond a une perte d’usage par suite de deformations plastiques, de fracturations, ou d’un enlevement de matiere, d’un ou des corps en glissement. Les causes possibles de l’usure sont extremement variees ; les differents types de phenomenes pouvant intervenir, separement ou simultanement, appartiennent a deux groupes de facteurs : effets du contact proprement dit : interactions mecaniques, chimiques, metallurgiques, entre les deux corps en presence ; effets de l’environnement (atmosphere, lubrifiant...) : actions physicochimiques dues a la composition du milieu, actions mecaniques induites par la nature, la proprete de ce milieu (par exemple caractere abrasif d’une ambiance polluee). La diversite des formes et causes possibles d’endommagement des surfaces explique l’etendue des moyens d’action a disposition, par exemple en termes de materiaux. Cet article s’insere dans une serie consacree a l’ usure des contacts mecaniques : Problematique et definitions Usure des contacts mecaniques- Problematique et definitions Elements de tribologie Usure des contacts mecaniques- Elements de tribologie Maitrise de l’usure et du frottement Usure des contacts mecaniques- Maitrise de l’usure et du frottement Pour en savoir plus [Doc. BM 5 069].
{"title":"Usure des contacts mécaniques - Manifestations de l’usure","authors":"P. Kapsa, M. Cartier","doi":"10.51257/a-v1-bm5067","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-bm5067","url":null,"abstract":"Dans le domaine de la tribologie, l’usure est une des consequences du frot-tement. Elle correspond a une perte d’usage par suite de deformations plastiques, de fracturations, ou d’un enlevement de matiere, d’un ou des corps en glissement. Les causes possibles de l’usure sont extremement variees ; les differents types de phenomenes pouvant intervenir, separement ou simultanement, appartiennent a deux groupes de facteurs : effets du contact proprement dit : interactions mecaniques, chimiques, metallurgiques, entre les deux corps en presence ; effets de l’environnement (atmosphere, lubrifiant...) : actions physicochimiques dues a la composition du milieu, actions mecaniques induites par la nature, la proprete de ce milieu (par exemple caractere abrasif d’une ambiance polluee). La diversite des formes et causes possibles d’endommagement des surfaces explique l’etendue des moyens d’action a disposition, par exemple en termes de materiaux. Cet article s’insere dans une serie consacree a l’ usure des contacts mecaniques : Problematique et definitions Usure des contacts mecaniques- Problematique et definitions Elements de tribologie Usure des contacts mecaniques- Elements de tribologie Maitrise de l’usure et du frottement Usure des contacts mecaniques- Maitrise de l’usure et du frottement Pour en savoir plus [Doc. BM 5 069].","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"79 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-10-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"116742428","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Faute de pouvoir s’appuyer sur des prescriptions formelles, et, qui plus est sur des « catalogues » de solutions, la resolution des problemes de frottement et d’usure repose aujourd’hui essentiellement sur un certain nombre de « regles de l’art » issues de lois generales construites le plus souvent sur la base de retours d’experiences, recoupements... Malgre les efforts consentis pour essayer de formaliser les connaissances et le savoir-faire (modelisations, bases de donnees, guides d’emploi...), les informations accessibles restent des indicateurs qui, le plus souvent, permettent de conclure non pas sur le choix d’une solution, mais sur plusieurs options pos-sibles. Cette situation tres courante justifie la place importante de l’experimentation en tribologie, qui constitue un moyen souvent incontournable de selection et choix definitifs des solutions. On trouvera ci-apres un certain nombre de regles de conception utilisables en construction mecanique, ces prescriptions impliquant la plupart des parametres du contact tribologique : geometrie, topographie, lubrification, materiaux... Les regles et recommandations proposees s’articulent de la facon suivante : le premier groupe de recommandations, relatif aux contraintes mecaniques superficielles, aux temperatures, au coefficient de frottement, a la lubrification, correspond a des principes applicables aux situations (les plus frequentes) ou les phenomenes d’usure mettent en cause le comportement mecanique et thermique des contacts frottants ; les prescriptions concernant la topographie regroupent des specifications a adapter au cas par cas, en fonction du contexte d’utilisation et notamment du mode de lubrification ; les indicateurs specifiques aux materiaux (incluant les traitements de sur-faces) portent, d’une part sur les criteres de choix et d’orientation en fonction des principaux modes d’usure, d’autre part sur les proprietes de base et domaines d’utilisation de quelques grandes familles de solutions possibles. Cet article constitue le dernier chapitre d’une serie consacree a l’ Usure des contacts mecaniques : Problematique et definitions [BM 5 065] Elements de tribologie [BM 5 066] Manifestations de l’usure [BM 5 067] Pour en savoir plus [Doc. BM 5 069]
{"title":"Usure des contacts mécaniques - Maîtrise de l’usure et du frottement","authors":"M. Cartier, P. Kapsa","doi":"10.51257/a-v1-bm5068","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-bm5068","url":null,"abstract":"Faute de pouvoir s’appuyer sur des prescriptions formelles, et, qui plus est sur des « catalogues » de solutions, la resolution des problemes de frottement et d’usure repose aujourd’hui essentiellement sur un certain nombre de « regles de l’art » issues de lois generales construites le plus souvent sur la base de retours d’experiences, recoupements... Malgre les efforts consentis pour essayer de formaliser les connaissances et le savoir-faire (modelisations, bases de donnees, guides d’emploi...), les informations accessibles restent des indicateurs qui, le plus souvent, permettent de conclure non pas sur le choix d’une solution, mais sur plusieurs options pos-sibles. Cette situation tres courante justifie la place importante de l’experimentation en tribologie, qui constitue un moyen souvent incontournable de selection et choix definitifs des solutions. On trouvera ci-apres un certain nombre de regles de conception utilisables en construction mecanique, ces prescriptions impliquant la plupart des parametres du contact tribologique : geometrie, topographie, lubrification, materiaux... Les regles et recommandations proposees s’articulent de la facon suivante : le premier groupe de recommandations, relatif aux contraintes mecaniques superficielles, aux temperatures, au coefficient de frottement, a la lubrification, correspond a des principes applicables aux situations (les plus frequentes) ou les phenomenes d’usure mettent en cause le comportement mecanique et thermique des contacts frottants ; les prescriptions concernant la topographie regroupent des specifications a adapter au cas par cas, en fonction du contexte d’utilisation et notamment du mode de lubrification ; les indicateurs specifiques aux materiaux (incluant les traitements de sur-faces) portent, d’une part sur les criteres de choix et d’orientation en fonction des principaux modes d’usure, d’autre part sur les proprietes de base et domaines d’utilisation de quelques grandes familles de solutions possibles. Cet article constitue le dernier chapitre d’une serie consacree a l’ Usure des contacts mecaniques : Problematique et definitions [BM 5 065] Elements de tribologie [BM 5 066] Manifestations de l’usure [BM 5 067] Pour en savoir plus [Doc. BM 5 069]","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"63 3 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-10-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"130720516","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Nous poursuivons, dans cet article, l’etude des phenomenes evoques dans l’article Effet thermique de la mise en forme- Theorie et phenomenes volumiques . Apres avoir rappele les equations mecaniques de l’ecoulement plastique d’un metal lors de sa mise en forme, nous avions presente les equations decrivant l’evolution du champ de temperature au cœur de l’ecoulement et a sa surface, puis nous en avions commente les consequences physiques a partir des ordres de grandeur des diverses grandeurs physiques conditionnant ces effets thermiques pour les principaux alliages metalliques et les divers mecanismes de transfert superficiels. Nous avions estime ensuite l’echauffement induit par la deformation plastique : du fait de leur vitesse elevee, la plupart des operations de mise en forme sont adiabatiques et l’echauffement induit par la deformation n’a qu’une faible influence sur la morphologie de l’ecoulement ; les exceptions importantes sont certains filages et les usinages, operations induisant une deformation plastique elevee et ou la dissipation d’energie a une forte influence sur le champ de contrainte et l’ecoulement plastique. Nous analysons dans cet article, de maniere elementaire, les variations de temperature de part et d’autre de l’interface metal‐outil induites par la difference de temperature entre le metal et l’outil et l’energie dissipee par frottement. En dernier lieu, nous precisons les consequences thermiques de la mise en forme sur les outillages (temperature, contraintes, evolution de structure, endommagements). Cela nous permet de preciser les conditions d’une bonne simulation numerique de ces effets thermiques. Nota : Cet expose se compose de deux articles : Effet thermique de la mise en forme- Theorie et phenomenes volumiques Effet thermique de la mise en forme. Theorie et phenomenes volumiques ; [M 3 013] Effet thermique de la mise en forme. Phenomenes superficiels et modelisation.
{"title":"Effet thermique de la mise en forme - Phénomènes superficiels","authors":"É. Felder","doi":"10.51257/a-v2-m3013","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v2-m3013","url":null,"abstract":"Nous poursuivons, dans cet article, l’etude des phenomenes evoques dans l’article Effet thermique de la mise en forme- Theorie et phenomenes volumiques . Apres avoir rappele les equations mecaniques de l’ecoulement plastique d’un metal lors de sa mise en forme, nous avions presente les equations decrivant l’evolution du champ de temperature au cœur de l’ecoulement et a sa surface, puis nous en avions commente les consequences physiques a partir des ordres de grandeur des diverses grandeurs physiques conditionnant ces effets thermiques pour les principaux alliages metalliques et les divers mecanismes de transfert superficiels. Nous avions estime ensuite l’echauffement induit par la deformation plastique : du fait de leur vitesse elevee, la plupart des operations de mise en forme sont adiabatiques et l’echauffement induit par la deformation n’a qu’une faible influence sur la morphologie de l’ecoulement ; les exceptions importantes sont certains filages et les usinages, operations induisant une deformation plastique elevee et ou la dissipation d’energie a une forte influence sur le champ de contrainte et l’ecoulement plastique. Nous analysons dans cet article, de maniere elementaire, les variations de temperature de part et d’autre de l’interface metal‐outil induites par la difference de temperature entre le metal et l’outil et l’energie dissipee par frottement. En dernier lieu, nous precisons les consequences thermiques de la mise en forme sur les outillages (temperature, contraintes, evolution de structure, endommagements). Cela nous permet de preciser les conditions d’une bonne simulation numerique de ces effets thermiques. Nota : Cet expose se compose de deux articles : Effet thermique de la mise en forme- Theorie et phenomenes volumiques Effet thermique de la mise en forme. Theorie et phenomenes volumiques ; [M 3 013] Effet thermique de la mise en forme. Phenomenes superficiels et modelisation.","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"67 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-09-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"131621917","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Sous la pression economique actuelle, l’industrie de la mise en forme doit ameliorer la qualite de ses produits tout en abaissant leur prix de revient. Pour faire face a ces contraintes, le praticien doit analyser et optimiser non seulement les aspects mecaniques des operations de mise en forme mais aussi, et de plus en plus, leurs aspects thermiques. En effet, toute operation de mise en forme, qu’elle soit « a chaud », « a froid » ou « a tiede », fait intervenir la temperature : la deformation plastique echauffe la piece a cœur ; a cet echauffement vient s’ajouter sur une partie de la surface de la piece et de l’outil un echauffement induit par le glissement du metal sur l’outil. Dans les operations de mise en forme a chaud comme le filage, le laminage ou le forgeage, les gradients de temperature entre la piece chaude et l’outil plus froid induisent un refroidissement superficiel de la piece et, correlativement, un echauffement superficiel de l’outillage ; des phenomenes analogues, bien que moins intenses et inverses, se produisent en mise en forme a froid entre l’outil echauffe par les operations precedentes et la piece froide. Les consequences de ces phenomenes thermiques sont multiples. Dans la piece mise en forme, les differences de temperature induisent des ecarts de contrainte d’ecoulement qui tendent a modifier l’ecoulement plastique, avec des consequences geometriques (dimensions, ecarts de forme), mecaniques (contraintes residuelles) et metallurgiques (structure, taille des grains, fissures...) parfois nefastes. La temperature conditionne etroitement l’epaisseur des films lubrifiants, en modifiant la viscosite des lubrifiants liquides et la consistance des lubrifiants solides, et de ce fait le coefficient de frottement et l’energie de mise en forme. Elle produit une evolution marquee a chaud des lubrifiants avec, par exemple, la vaporisation servant a l’ejection des pieces de forge ou au decalaminage en laminage. La temperature de travail de l’outil (et bien souvent le cycle de temperatures au cours du travail ou l’ecart entre temperature superficielle et temperature a cœur) d’une filiere, d’un cylindre de laminoir ou d’une matrice de forgeage conditionne etroitement le regime de contraintes appliquees, les tolerances dimensionnelles (dilatation) et la plupart des formes d’usure, soit directement (fatigue thermique, fluage), soit indirectement [resistance a l’abrasion, a la fatigue mecanique, fragilisation par trempe superficielle, cinetique d’evolution physique (transformation de structure), chimique (oxydation, diffusion...)]. En bref, la duree de vie de l’outillage depend etroitement du regime thermique que lui impose l’operation de mise en forme. Ces problemes etant complexes, on utilise de plus en plus la simulation numerique pour les analyser et les maitriser. Toutefois, la mise au point d’une simulation complete est une operation longue et du ressort de specialistes chevronnes. L’objectif de cet expose est donc de presenter les o
{"title":"Effet thermique de la mise en forme - Théorie et phénomènes volumiques","authors":"É. Felder","doi":"10.51257/a-v2-m3012","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v2-m3012","url":null,"abstract":"Sous la pression economique actuelle, l’industrie de la mise en forme doit ameliorer la qualite de ses produits tout en abaissant leur prix de revient. Pour faire face a ces contraintes, le praticien doit analyser et optimiser non seulement les aspects mecaniques des operations de mise en forme mais aussi, et de plus en plus, leurs aspects thermiques. En effet, toute operation de mise en forme, qu’elle soit « a chaud », « a froid » ou « a tiede », fait intervenir la temperature : la deformation plastique echauffe la piece a cœur ; a cet echauffement vient s’ajouter sur une partie de la surface de la piece et de l’outil un echauffement induit par le glissement du metal sur l’outil. Dans les operations de mise en forme a chaud comme le filage, le laminage ou le forgeage, les gradients de temperature entre la piece chaude et l’outil plus froid induisent un refroidissement superficiel de la piece et, correlativement, un echauffement superficiel de l’outillage ; des phenomenes analogues, bien que moins intenses et inverses, se produisent en mise en forme a froid entre l’outil echauffe par les operations precedentes et la piece froide. Les consequences de ces phenomenes thermiques sont multiples. Dans la piece mise en forme, les differences de temperature induisent des ecarts de contrainte d’ecoulement qui tendent a modifier l’ecoulement plastique, avec des consequences geometriques (dimensions, ecarts de forme), mecaniques (contraintes residuelles) et metallurgiques (structure, taille des grains, fissures...) parfois nefastes. La temperature conditionne etroitement l’epaisseur des films lubrifiants, en modifiant la viscosite des lubrifiants liquides et la consistance des lubrifiants solides, et de ce fait le coefficient de frottement et l’energie de mise en forme. Elle produit une evolution marquee a chaud des lubrifiants avec, par exemple, la vaporisation servant a l’ejection des pieces de forge ou au decalaminage en laminage. La temperature de travail de l’outil (et bien souvent le cycle de temperatures au cours du travail ou l’ecart entre temperature superficielle et temperature a cœur) d’une filiere, d’un cylindre de laminoir ou d’une matrice de forgeage conditionne etroitement le regime de contraintes appliquees, les tolerances dimensionnelles (dilatation) et la plupart des formes d’usure, soit directement (fatigue thermique, fluage), soit indirectement [resistance a l’abrasion, a la fatigue mecanique, fragilisation par trempe superficielle, cinetique d’evolution physique (transformation de structure), chimique (oxydation, diffusion...)]. En bref, la duree de vie de l’outillage depend etroitement du regime thermique que lui impose l’operation de mise en forme. Ces problemes etant complexes, on utilise de plus en plus la simulation numerique pour les analyser et les maitriser. Toutefois, la mise au point d’une simulation complete est une operation longue et du ressort de specialistes chevronnes. L’objectif de cet expose est donc de presenter les o","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"2 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-06-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"124658321","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Il existe un nombre considerable de parametres (tableau 1 ) qui president au comportement des surfaces frottantes. La plupart de ces parametres peuvent interagir fortement et leur influence est regie par des lois non lineaires, de sorte qu’aucune theorie generale n’est a meme de prendre en compte et de decrire l’extreme diversite des situations possibles. On trouvera dans cet article un certain nombre d’indicateurs permettant de situer le role ou l’importance de quelques-unes des variables principales, vis-a-vis du comportement tribologique : proprietes de frottement, resistance a l’usure, genese et evolution des principaux phenomenes. Ce fascicule s’integre dans une serie d’articles consacres a l’ usure des contacts mecaniques . Le lecteur pourra donc consulter egalement les articles suivants : Usure des contacts mecaniques. Problematique et definitions Usure des contacts mecaniques- Problematique et definitions ; Usure des contacts mecaniques. Manifestations de l’usure Usure des contacts mecaniques- Manifestations de l’usure ; Usure des contacts mecaniques. Maitrise de l’usure et du frottement Usure des contacts mecaniques- Maitrise de l’usure et du frottement . Les notations et abreviations utilisees sont presentees dans l’article Usure des contacts mecaniques- Problematique et definitions .
{"title":"Usure des contacts mécaniques - Éléments de tribologie","authors":"M. Cartier, P. Kapsa","doi":"10.51257/a-v1-bm5066","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-bm5066","url":null,"abstract":"Il existe un nombre considerable de parametres (tableau 1 ) qui president au comportement des surfaces frottantes. La plupart de ces parametres peuvent interagir fortement et leur influence est regie par des lois non lineaires, de sorte qu’aucune theorie generale n’est a meme de prendre en compte et de decrire l’extreme diversite des situations possibles. On trouvera dans cet article un certain nombre d’indicateurs permettant de situer le role ou l’importance de quelques-unes des variables principales, vis-a-vis du comportement tribologique : proprietes de frottement, resistance a l’usure, genese et evolution des principaux phenomenes. Ce fascicule s’integre dans une serie d’articles consacres a l’ usure des contacts mecaniques . Le lecteur pourra donc consulter egalement les articles suivants : Usure des contacts mecaniques. Problematique et definitions Usure des contacts mecaniques- Problematique et definitions ; Usure des contacts mecaniques. Manifestations de l’usure Usure des contacts mecaniques- Manifestations de l’usure ; Usure des contacts mecaniques. Maitrise de l’usure et du frottement Usure des contacts mecaniques- Maitrise de l’usure et du frottement . Les notations et abreviations utilisees sont presentees dans l’article Usure des contacts mecaniques- Problematique et definitions .","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"54 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-04-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"114507224","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Selon la plupart des glossaires et definitions appartenant a la litterature technique specialisee, l’usure correspond a la « perte progressive de matiere de la surface active d’un corps, par suite du mouvement relatif d’un autre corps sur cette surface ». Du point de vue du mecanicien , la notion d’usure est beaucoup moins restrictive car elle s’applique plus generalement a tout evenement conduisant a une perte de fonction des composants ou systemes, ce point de vue corroborant d’ailleurs les definitions plus communes qui associent a l’usure la deterioration due a l’usage . La perte de fonction correspond aux dysfonctionnements qui peuvent resulter : des evolutions dimensionnelles, geometriques des pieces, telles que l’accroissement des jeux du a une perte de cote (degradation de la precision...) ou au contraire, le colmatage des interfaces par l’accumulation de debris (blocage, coincement...) ; des phenomenes de degradation des surfaces (rayures, sillons, cavites, excroissances...) dont l’influence peut etre dommageable a plusieurs egards : deficience d’une etancheite, alteration des proprietes mecaniques des composants ou encore deterioration de l’aspect... A ces manifestations possibles de l’usure, qui correspondent aux constats realisables sur les pieces, peuvent s’ajouter un certain nombre d’effets directs ou indirects, prejudiciables au fonctionnement normal d’un mecanisme et/ou a son environnement : vibrations, bruits, emission de particules, accroissement de la puissance consommee, du niveau de temperature, de la consommation de lubrifiants... La diversite des formes possibles de deterioration pose, en pratique, le probleme de la definition des criteres de l’usure ; en effet, dans les cas ou l’usure ne correspond pas a une evolution dimensionnelle quantifiable (perte de cote), elle ne peut etre correlee a des grandeurs directement mesurables sur les elements de machine. En particulier, la notion de taux d’usure , qui exprime la perte de matiere en fonction de la distance parcourue, est totalement inadaptee pour un grand nombre de situations, de sorte que l’on preferera souvent parler de durabilite qui fait reference au temps, ou au nombre de cycles d’utilisation pendant lequel la fonction est maintenue. Cependant, si l’usure est, dans le cas general, dommageable, il est un cas au moins ou le phenomene, pris exclusivement sous l’angle des evolutions geometriques, est favorable. Ainsi, et a condition qu’elle soit controlee, l’usure est-elle exploitee pour assurer le rodage des mecanismes. Dans l’ensemble des secteurs industriels concernes par l’usure, plus de deux tiers des problemes rencontres relevent de la mecanique (dans ce domaine, 30 % des avaries sont imputables a l’usure). Liee aux deplacements de deux corps l’un par rapport a l’autre, l’usure se rencontre plus particulierement sur toutes les machines dont les fonctions utilisent les actions de contact : transmission des forces ou mouvements entre les differentes parties constitu
{"title":"Usure des contacts mécaniques - Problématique et définitions","authors":"M. Cartier, P. Kapsa","doi":"10.51257/a-v1-bm5065","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-bm5065","url":null,"abstract":"Selon la plupart des glossaires et definitions appartenant a la litterature technique specialisee, l’usure correspond a la « perte progressive de matiere de la surface active d’un corps, par suite du mouvement relatif d’un autre corps sur cette surface ». Du point de vue du mecanicien , la notion d’usure est beaucoup moins restrictive car elle s’applique plus generalement a tout evenement conduisant a une perte de fonction des composants ou systemes, ce point de vue corroborant d’ailleurs les definitions plus communes qui associent a l’usure la deterioration due a l’usage . La perte de fonction correspond aux dysfonctionnements qui peuvent resulter : des evolutions dimensionnelles, geometriques des pieces, telles que l’accroissement des jeux du a une perte de cote (degradation de la precision...) ou au contraire, le colmatage des interfaces par l’accumulation de debris (blocage, coincement...) ; des phenomenes de degradation des surfaces (rayures, sillons, cavites, excroissances...) dont l’influence peut etre dommageable a plusieurs egards : deficience d’une etancheite, alteration des proprietes mecaniques des composants ou encore deterioration de l’aspect... A ces manifestations possibles de l’usure, qui correspondent aux constats realisables sur les pieces, peuvent s’ajouter un certain nombre d’effets directs ou indirects, prejudiciables au fonctionnement normal d’un mecanisme et/ou a son environnement : vibrations, bruits, emission de particules, accroissement de la puissance consommee, du niveau de temperature, de la consommation de lubrifiants... La diversite des formes possibles de deterioration pose, en pratique, le probleme de la definition des criteres de l’usure ; en effet, dans les cas ou l’usure ne correspond pas a une evolution dimensionnelle quantifiable (perte de cote), elle ne peut etre correlee a des grandeurs directement mesurables sur les elements de machine. En particulier, la notion de taux d’usure , qui exprime la perte de matiere en fonction de la distance parcourue, est totalement inadaptee pour un grand nombre de situations, de sorte que l’on preferera souvent parler de durabilite qui fait reference au temps, ou au nombre de cycles d’utilisation pendant lequel la fonction est maintenue. Cependant, si l’usure est, dans le cas general, dommageable, il est un cas au moins ou le phenomene, pris exclusivement sous l’angle des evolutions geometriques, est favorable. Ainsi, et a condition qu’elle soit controlee, l’usure est-elle exploitee pour assurer le rodage des mecanismes. Dans l’ensemble des secteurs industriels concernes par l’usure, plus de deux tiers des problemes rencontres relevent de la mecanique (dans ce domaine, 30 % des avaries sont imputables a l’usure). Liee aux deplacements de deux corps l’un par rapport a l’autre, l’usure se rencontre plus particulierement sur toutes les machines dont les fonctions utilisent les actions de contact : transmission des forces ou mouvements entre les differentes parties constitu","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"8 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2001-04-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"116350350","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Un materiau parfaitement elastique, donc obeissant a la loi de Hooke, soumis a une contrainte cyclique, vibrera, dans le domaine elastique, sans perte d’energie sauf par frottement eventuel avec l’atmosphere. En realite, les materiaux ne presentent pas un comportement aussi ideal et leurs vibrations sont amorties plus vite que ne peut l’expliquer la perte d’energie due au frottement externe. On appelle frottement interne la propriete que possedent les materiaux solides soumis a des contraintes cycliques , d’absorber de l’energie, en transformant l’energie mecanique en chaleur. Cet effet se manifeste dans le cas des faibles deformations caracteristiques du domaine elastique. Les premieres techniques utilisees pour mesurer le frottement interne permettaient generalement des mesures a frequence fixe ou dans un domaine restreint de frequence. Ainsi, un pendule, le plus souvent inverse pour eviter les contraintes sur l’echantillon, permet des mesures a des frequences de l’ordre du hertz ; dans ce cas, le frottement interne est δ/π ou δ est le decrement logarithmique des oscillations libres. Les mesures dans la gamme du kilohertz sont effectuees sur des lames ou des barreaux resonants, le frottement interne etant cette fois relie a la largeur a 1/ e du pic de resonance. Enfin, l’attenuation des ondes ultrasonores permet une mesure dans la gamme du megahertz. Avec ces techniques, il est donc necessaire de faire varier la temperature de mesure pour decrire completement les comportements anelastiques en supposant une equivalence frequence-temperature qui, en fait, est rarement verifiee. C’est pourquoi il est preferable de pouvoir mesurer le frottement interne directement sur une grande gamme de frequence (5 ou 6 decades) soit a l’aide d’analyseurs dynamiques utilises principalement pour l’etude des polymeres, soit a l’aide de pendules a tres haute frequence propre (200 Hz) utilises en vibrations forcees subresonantes. Dans ces deux cas, le frottement interne est directement relie a la tangente de l’angle de dephasage entre la contrainte appliquee et la deformation resultante. Le frottement interne peut etre associe a divers mecanismes, parmi lesquels en general on distingue : le processus de relaxation dans le cas d’un materiau viscoelastique ; l’hysteresis mecanique ; la resonance dans un solide pouvant etre considere comme un milieu visqueux. Le frottement interne par hysteresis depend de l’amplitude de vibration, contrairement aux deux autres cas. Nous nous limiterons ici au frottement interne par relaxation dont nous etablirons le formalisme apres avoir defini le comportement viscoelastique ; des exemples correspondant a divers types de materiaux seront ensuite presentes.
{"title":"Mesure de frottement interne","authors":"Juan Martinez-Vega, A. Riviere","doi":"10.51257/a-v1-p1310","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-p1310","url":null,"abstract":"Un materiau parfaitement elastique, donc obeissant a la loi de Hooke, soumis a une contrainte cyclique, vibrera, dans le domaine elastique, sans perte d’energie sauf par frottement eventuel avec l’atmosphere. En realite, les materiaux ne presentent pas un comportement aussi ideal et leurs vibrations sont amorties plus vite que ne peut l’expliquer la perte d’energie due au frottement externe. On appelle frottement interne la propriete que possedent les materiaux solides soumis a des contraintes cycliques , d’absorber de l’energie, en transformant l’energie mecanique en chaleur. Cet effet se manifeste dans le cas des faibles deformations caracteristiques du domaine elastique. Les premieres techniques utilisees pour mesurer le frottement interne permettaient generalement des mesures a frequence fixe ou dans un domaine restreint de frequence. Ainsi, un pendule, le plus souvent inverse pour eviter les contraintes sur l’echantillon, permet des mesures a des frequences de l’ordre du hertz ; dans ce cas, le frottement interne est δ/π ou δ est le decrement logarithmique des oscillations libres. Les mesures dans la gamme du kilohertz sont effectuees sur des lames ou des barreaux resonants, le frottement interne etant cette fois relie a la largeur a 1/ e du pic de resonance. Enfin, l’attenuation des ondes ultrasonores permet une mesure dans la gamme du megahertz. Avec ces techniques, il est donc necessaire de faire varier la temperature de mesure pour decrire completement les comportements anelastiques en supposant une equivalence frequence-temperature qui, en fait, est rarement verifiee. C’est pourquoi il est preferable de pouvoir mesurer le frottement interne directement sur une grande gamme de frequence (5 ou 6 decades) soit a l’aide d’analyseurs dynamiques utilises principalement pour l’etude des polymeres, soit a l’aide de pendules a tres haute frequence propre (200 Hz) utilises en vibrations forcees subresonantes. Dans ces deux cas, le frottement interne est directement relie a la tangente de l’angle de dephasage entre la contrainte appliquee et la deformation resultante. Le frottement interne peut etre associe a divers mecanismes, parmi lesquels en general on distingue : le processus de relaxation dans le cas d’un materiau viscoelastique ; l’hysteresis mecanique ; la resonance dans un solide pouvant etre considere comme un milieu visqueux. Le frottement interne par hysteresis depend de l’amplitude de vibration, contrairement aux deux autres cas. Nous nous limiterons ici au frottement interne par relaxation dont nous etablirons le formalisme apres avoir defini le comportement viscoelastique ; des exemples correspondant a divers types de materiaux seront ensuite presentes.","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"18 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2000-03-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"122050138","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
La surface d’un solide est un domaine a deux dimensions ou se situent les interactions du solide avec le monde exterieur. La physique des surfaces a beaucoup progresse en cette deuxieme moitie du vingtieme siecle, et de nombreux domaines d’activites industrielles sont directement concernes par cette discipline. C’est a la surface d’un solide que se produisent les reactions chimiques qui la font evoluer et que se manifestent les phenomenes de frottements, d’usure, des adsorptions de contaminants divers. Depuis la metrologie des masses jusqu’au fonctionnement des paliers, depuis les etats rectifies des surfaces mecaniques jusqu’au superpoli des surfaces optiques, la metrologie des surfaces joue un role essentiel dans le controle de composants mecaniques, optiques ou electroniques. Les proprietes d'une surface sont extraordinairement nombreuses et complexes. On cherche a les caracteriser par des parametres simples qui ne donneront bien evidemment jamais une representation complete de ces proprietes. C'est pourquoi l'experience est essentielle pour pouvoir deduire des observations la reponse a la question : la surface remplira-t-elle correctement ses fonctions ? Dans la plupart des normes qui traitent des surfaces, l' examen visuel et tactile est souvent le premier cite. Quoique qualitatif, il represente souvent une synthese de parametres difficilement quantifiables par d'autres moyens : texture, teinte, aspects en lumieres diverses, sensations mecaniques et thermiques. Comme pour un medecin qui sait voir dans une radiographie ou un scanner les elements qui lui permettront de determiner son diagnostic, l'experience seule permet a un ingenieur ou a un technicien de tirer des images directes ou indirectes mises a notre disposition par l'instrumentation moderne, les conclusions sur la conformite de la surface a un cahier des charges particulier. Nous analyserons dans cet article diverses methodes qui permettent de caracteriser les surfaces par leurs proprietes geometriques macroscopiques (forme : rectitude, planeite ou circularite), et microscopiques (rugosite). Nous decrirons quelques instruments permettant d'acceder a ces proprietes et nous en citerons d'autres comme les microscopes en champ proche ou les microscopes a force atomique. Nota : nous ne parlerons pas de toute une categorie d'analyses physico-chimiques des surfaces que l'on trouvera decrites en particulier dans le volume « Analyse et Caracterisation » : Microscopie optique ; Microscopies electroniques ; Microscopie ionique a effet de champ ; Analyse par emission ionique secondaire (SIMS) ; Spectroscopie des electrons Auger ; Spectroscopie de photo electrons : XPS ou ESCA et UPS. On trouvera ailleurs une description plus complete des microscopes a effet tunnel (Techniques de l'Ingenieur, [P 895]).
{"title":"Métrologie des surfaces","authors":"P. Bouchareine","doi":"10.51257/a-v1-r1390","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-r1390","url":null,"abstract":"La surface d’un solide est un domaine a deux dimensions ou se situent les interactions du solide avec le monde exterieur. La physique des surfaces a beaucoup progresse en cette deuxieme moitie du vingtieme siecle, et de nombreux domaines d’activites industrielles sont directement concernes par cette discipline. C’est a la surface d’un solide que se produisent les reactions chimiques qui la font evoluer et que se manifestent les phenomenes de frottements, d’usure, des adsorptions de contaminants divers. Depuis la metrologie des masses jusqu’au fonctionnement des paliers, depuis les etats rectifies des surfaces mecaniques jusqu’au superpoli des surfaces optiques, la metrologie des surfaces joue un role essentiel dans le controle de composants mecaniques, optiques ou electroniques. Les proprietes d'une surface sont extraordinairement nombreuses et complexes. On cherche a les caracteriser par des parametres simples qui ne donneront bien evidemment jamais une representation complete de ces proprietes. C'est pourquoi l'experience est essentielle pour pouvoir deduire des observations la reponse a la question : la surface remplira-t-elle correctement ses fonctions ? Dans la plupart des normes qui traitent des surfaces, l' examen visuel et tactile est souvent le premier cite. Quoique qualitatif, il represente souvent une synthese de parametres difficilement quantifiables par d'autres moyens : texture, teinte, aspects en lumieres diverses, sensations mecaniques et thermiques. Comme pour un medecin qui sait voir dans une radiographie ou un scanner les elements qui lui permettront de determiner son diagnostic, l'experience seule permet a un ingenieur ou a un technicien de tirer des images directes ou indirectes mises a notre disposition par l'instrumentation moderne, les conclusions sur la conformite de la surface a un cahier des charges particulier. Nous analyserons dans cet article diverses methodes qui permettent de caracteriser les surfaces par leurs proprietes geometriques macroscopiques (forme : rectitude, planeite ou circularite), et microscopiques (rugosite). Nous decrirons quelques instruments permettant d'acceder a ces proprietes et nous en citerons d'autres comme les microscopes en champ proche ou les microscopes a force atomique. Nota : nous ne parlerons pas de toute une categorie d'analyses physico-chimiques des surfaces que l'on trouvera decrites en particulier dans le volume « Analyse et Caracterisation » : Microscopie optique ; Microscopies electroniques ; Microscopie ionique a effet de champ ; Analyse par emission ionique secondaire (SIMS) ; Spectroscopie des electrons Auger ; Spectroscopie de photo electrons : XPS ou ESCA et UPS. On trouvera ailleurs une description plus complete des microscopes a effet tunnel (Techniques de l'Ingenieur, [P 895]).","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"1999-09-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"131079362","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Lapparition en 1982 du microscope a effet tunnel a constitue une revolution dans le domaine des microscopies en introduisant le concept de micro-scopie de champ proche qui est a la base des microscopes a sonde locale. Differentes dans leur principe des microscopies traditionnelles, les microscopies a sonde locale (ou de champ proche) se developpent en effet a partir des avancees scientifiques et techniques de la microscopie par effet tunnel. Utilisant toutes le balayage d’une pointe sonde a proximite d’un echantillon, elles fournissent des images qui sont des cartographies a tres haute resolution de proprietes specifiques de la surface de l’echantillon selon le type de sonde utilise. Diverses proprietes (structurales, electroniques, chimiques, optiques...) et leurs variations locales a l’echelle nanometrique ou subnanometrique peuvent etre ainsi imagees et etudiees. Grâce a leur grand pouvoir de resolution, les microscopies a sonde locale prennent le relais des microscopies classiques pour etudier la matiere jusqu’a l’echelle atomique. A l’heure actuelle, apres quelques annees de developpement, de nombreux laboratoires de recherche et de l’industrie utilisent ces instruments d’observation et d’analyse. Ils permettent d’etudier les proprietes locales de surfaces (ou d’interfaces) dans des conditions tres variees selon les applications : ultravide pour la physico-chimie des surfaces, milieu liquide pour la biologie et l’electrochimie, atmosphere controlee pour toutes sortes de materiaux et pour la metrologie en ligne de certaines applications du domaine recherche et deve-loppement. Le tableau A montre comment par la mesure locale et le controle de grandeurs ou quantites physiques (un courant, une force, une capacite, une intensite de rayonnement...), on peut acceder a des proprietes locales caracteristiques d’un echantillon. Certains microscopes (cf. tableau A ) permettent aussi de modifier de facon controlee la surface de l’echantillon en particulier en manipulant les atomes de surface ou en creant une reaction chimique locale sous la pointe. Ceci permet la fabrication de structures de taille nanometrique, ou la gravure de motifs. On a donc a la fois des instruments de caracterisation des surfaces de materiaux et des outils de gravure a l’echelle nanometrique . Il existe une abondante litterature et de nombreux ouvrages de revue sur les microscopies a sonde locale. Dans cet article, nous degagerons seulement les principales caracteristiques des nouveaux instruments et illustrerons les nombreux champs d’application dans differents domaines de la physique, de la biologie, de la metrologie et des nanotechnologies. Apres la description du principe general d’un microscope a sonde locale et de son fonctionnement, nous nous attacherons a etudier de facon plus detaillee les premiers microscopes (STM et AFM ou leurs derives). Pour chaque instrument nous montrerons les impacts en recherche fondamentale (physique, chimie et biologie), metrologie et technolog
{"title":"Microscopie à sonde locale","authors":"Frank Salvan, Franck Thibaudau","doi":"10.51257/a-v2-p895","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v2-p895","url":null,"abstract":"Lapparition en 1982 du microscope a effet tunnel a constitue une revolution dans le domaine des microscopies en introduisant le concept de micro-scopie de champ proche qui est a la base des microscopes a sonde locale. Differentes dans leur principe des microscopies traditionnelles, les microscopies a sonde locale (ou de champ proche) se developpent en effet a partir des avancees scientifiques et techniques de la microscopie par effet tunnel. Utilisant toutes le balayage d’une pointe sonde a proximite d’un echantillon, elles fournissent des images qui sont des cartographies a tres haute resolution de proprietes specifiques de la surface de l’echantillon selon le type de sonde utilise. Diverses proprietes (structurales, electroniques, chimiques, optiques...) et leurs variations locales a l’echelle nanometrique ou subnanometrique peuvent etre ainsi imagees et etudiees. Grâce a leur grand pouvoir de resolution, les microscopies a sonde locale prennent le relais des microscopies classiques pour etudier la matiere jusqu’a l’echelle atomique. A l’heure actuelle, apres quelques annees de developpement, de nombreux laboratoires de recherche et de l’industrie utilisent ces instruments d’observation et d’analyse. Ils permettent d’etudier les proprietes locales de surfaces (ou d’interfaces) dans des conditions tres variees selon les applications : ultravide pour la physico-chimie des surfaces, milieu liquide pour la biologie et l’electrochimie, atmosphere controlee pour toutes sortes de materiaux et pour la metrologie en ligne de certaines applications du domaine recherche et deve-loppement. Le tableau A montre comment par la mesure locale et le controle de grandeurs ou quantites physiques (un courant, une force, une capacite, une intensite de rayonnement...), on peut acceder a des proprietes locales caracteristiques d’un echantillon. Certains microscopes (cf. tableau A ) permettent aussi de modifier de facon controlee la surface de l’echantillon en particulier en manipulant les atomes de surface ou en creant une reaction chimique locale sous la pointe. Ceci permet la fabrication de structures de taille nanometrique, ou la gravure de motifs. On a donc a la fois des instruments de caracterisation des surfaces de materiaux et des outils de gravure a l’echelle nanometrique . Il existe une abondante litterature et de nombreux ouvrages de revue sur les microscopies a sonde locale. Dans cet article, nous degagerons seulement les principales caracteristiques des nouveaux instruments et illustrerons les nombreux champs d’application dans differents domaines de la physique, de la biologie, de la metrologie et des nanotechnologies. Apres la description du principe general d’un microscope a sonde locale et de son fonctionnement, nous nous attacherons a etudier de facon plus detaillee les premiers microscopes (STM et AFM ou leurs derives). Pour chaque instrument nous montrerons les impacts en recherche fondamentale (physique, chimie et biologie), metrologie et technolog","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"53 4 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"1999-09-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"124647461","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
C hacun connait l’histoire de ponts rompus simplement lors de leur traversee par un regiment d’infanterie marchant au pas cadence. Le pont de Tacoma aux Etats-Unis s’est effondre lui, six mois apres sa mise en service en 1940, sous l’effet d’un vent regulier mais pas particulierement eleve. Il avait deja supporte des vents a peine moins rapides ou plus violents sans dommage. Ces accidents sont ici le resultat d’une resonance, coincidence d’une frequence propre de structure et d’une frequence d’excitation. Ces phenomenes vibratoires sont egalement frequemment a l’origine des incidents mecaniques rencontres sur les turbomachines. Un calcul des modes propres des composants, ainsi que la connaissance des excitations qui sont susceptibles de leur etre appliquees en fonctionnement, permettent d’ameliorer sensiblement la fiabilite et la disponibilite du materiel. Le developpement des moyens informatiques a permis un calcul de plus en plus precis des frequences et modes propres grâce, en particulier, aux techniques des elements finis. De nombreux logiciels ont ete developpes, parfois generaux, parfois specifiques a des etudes particulieres comme par exemple l’analyse torsionnelle d’une ligne d’arbres. Par contre, la connaissance des sources d’excitation, si elle s’est beaucoup amelioree, reste encore parfois insuffisante pour expliquer et surtout anticiper des phenomenes vibratoires complexes que l’on peut rencontrer sur les machines tournantes. L’objectif de cet article est de presenter a travers deux exemples bien differents, choisis dans le domaine des turbomachines, la methodologie a appliquer pour effectuer une analyse vibratoire de composants mecaniques aussi complete que possible. Les aubages mobiles de turbines a vapeur, tres riches en modes propres, sont soumis a des excitations liees a l’ecoulement vapeur souvent elevees. Les concepteurs ont developpe de nombreuses techniques pour apporter, notamment, de l’amortissement afin de reduire l’effet de ces perturbations et assurer la tenue en fatigue de ces composants. L’ etude dynamique de flexion d’une ligne d’arbres de turbomachines est indispensable si l’on veut eviter toute surprise lors de sa mise en service. Un bas niveau vibratoire des rotors est un parametre important pour assurer une disponibilite et une longevite elevees des machines tournantes. Il est egalement garant de la conservation des jeux internes et donc du rendement. Les developpements theoriques sont largement explicites dans de nombreux ouvrages techniques et ne sont pas repris dans cet article. Toutefois, l’etude d’un systeme vibratoire simple soumis a une excitation forcee est presentee succinctement. Les criteres d’acceptabilite sont donnes a titre indicatif. Ils sont le resultat de l’experience ou imposes par des codes de construction de machines tournantes.
C hacun知道一个步兵团在缓慢前进的过程中过桥的故事。美国的塔科马大桥在1940年投入使用6个月后，在一场常规但不是特别高的风的影响下倒塌了。它已经经受住了稍微慢一点或更猛烈的风，没有受到损坏。在这里，这些事故是共振的结果，一个特定的结构频率和一个激励频率的重合。这些振动现象也经常引起涡轮机械上的机械事故。计算组件的特定模态，以及在操作中可能应用于组件的激励的知识，可以大大提高设备的可靠性和可用性。计算机技术的发展使计算固有频率和模态变得越来越精确，特别是由于有限元技术。已经开发了许多软件，有时是通用的，有时是专门用于特定的研究，如轴线的扭转分析。另一方面，关于激励源的知识，虽然已经有了很大的改进，但有时仍然不足以解释，特别是预测旋转机械中可能遇到的复杂振动现象。本文的目的是通过从涡轮机械领域中选择的两个非常不同的例子，提出尽可能完整地执行机械部件振动分析的方法。汽轮机的移动式叶片具有丰富的固有模式，受到与蒸汽流量有关的激励，这些激励往往很高。设计者已经开发了许多技术来提供阻尼，以减少这些扰动的影响，并确保这些部件的疲劳寿命。涡轮机械轴线的动态弯曲研究是必要的，以避免任何意外的调试。转子的低振动水平是保证旋转机械的高可用性和寿命的重要参数。它还保证了内部游戏的保存，从而保证了性能。理论发展在许多技术文献中都有广泛的阐述，本文不包括在内。然而，本文简要介绍了一个简单的振动系统在强制激励下的研究。可接受的标准是指示性的。它们是经验的结果或由旋转机械的设计规范规定的。
{"title":"Vibrations et contraintes alternées dans les turbomachines","authors":"M. Naudin, J. Pugnet","doi":"10.51257/a-v1-bm4175","DOIUrl":"https://doi.org/10.51257/a-v1-bm4175","url":null,"abstract":"C hacun connait l’histoire de ponts rompus simplement lors de leur traversee par un regiment d’infanterie marchant au pas cadence. Le pont de Tacoma aux Etats-Unis s’est effondre lui, six mois apres sa mise en service en 1940, sous l’effet d’un vent regulier mais pas particulierement eleve. Il avait deja supporte des vents a peine moins rapides ou plus violents sans dommage. Ces accidents sont ici le resultat d’une resonance, coincidence d’une frequence propre de structure et d’une frequence d’excitation. Ces phenomenes vibratoires sont egalement frequemment a l’origine des incidents mecaniques rencontres sur les turbomachines. Un calcul des modes propres des composants, ainsi que la connaissance des excitations qui sont susceptibles de leur etre appliquees en fonctionnement, permettent d’ameliorer sensiblement la fiabilite et la disponibilite du materiel. Le developpement des moyens informatiques a permis un calcul de plus en plus precis des frequences et modes propres grâce, en particulier, aux techniques des elements finis. De nombreux logiciels ont ete developpes, parfois generaux, parfois specifiques a des etudes particulieres comme par exemple l’analyse torsionnelle d’une ligne d’arbres. Par contre, la connaissance des sources d’excitation, si elle s’est beaucoup amelioree, reste encore parfois insuffisante pour expliquer et surtout anticiper des phenomenes vibratoires complexes que l’on peut rencontrer sur les machines tournantes. L’objectif de cet article est de presenter a travers deux exemples bien differents, choisis dans le domaine des turbomachines, la methodologie a appliquer pour effectuer une analyse vibratoire de composants mecaniques aussi complete que possible. Les aubages mobiles de turbines a vapeur, tres riches en modes propres, sont soumis a des excitations liees a l’ecoulement vapeur souvent elevees. Les concepteurs ont developpe de nombreuses techniques pour apporter, notamment, de l’amortissement afin de reduire l’effet de ces perturbations et assurer la tenue en fatigue de ces composants. L’ etude dynamique de flexion d’une ligne d’arbres de turbomachines est indispensable si l’on veut eviter toute surprise lors de sa mise en service. Un bas niveau vibratoire des rotors est un parametre important pour assurer une disponibilite et une longevite elevees des machines tournantes. Il est egalement garant de la conservation des jeux internes et donc du rendement. Les developpements theoriques sont largement explicites dans de nombreux ouvrages techniques et ne sont pas repris dans cet article. Toutefois, l’etude d’un systeme vibratoire simple soumis a une excitation forcee est presentee succinctement. Les criteres d’acceptabilite sont donnes a titre indicatif. Ils sont le resultat de l’experience ou imposes par des codes de construction de machines tournantes.","PeriodicalId":387516,"journal":{"name":"Frottement, usure et lubrification","volume":"418 1-2 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"1999-07-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"131607477","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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