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Zaid, Mael
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Topics
Publications (2/2 displayed)
- 2022Analysis of fatigue crack growth under cyclic mode II + static biaxial compression
- 2022Etude, modélisation et simulation de la fissuration en mode I + II de pièces de boîte de vitesse d'hélicoptères à gradient de propriété, en fatigue de roulement ; Investigation, modelling and simulation of mixed-mode fatigue crack growth induced by rolling contact in steel parts of helicopter gearbox with a surface gradient in mechanical properties
Places of action
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thesis
Etude, modélisation et simulation de la fissuration en mode I + II de pièces de boîte de vitesse d'hélicoptères à gradient de propriété, en fatigue de roulement ; Investigation, modelling and simulation of mixed-mode fatigue crack growth induced by rolling contact in steel parts of helicopter gearbox with a surface gradient in mechanical properties
Abstract
Les engrenages satellites de boîtes de transmission principale des hélicoptères, soumis à des cycles de fatigue de roulement à haute fréquence, sont constitués d'un acier dont la surface est durcie par cémentation, ce qui y induit en outre des contraintes résiduelles de compression, censées inhiber leur fissuration. Cependant, dans certaines conditions qui restent à éclaircir, un amorçage superficiel de fissures et une propagation, principalement en mode de cisaillement, peuvent survenir avec des conséquences catastrophiques. Pour améliorer la fiabilité de ces pièces, une bonne maîtrise de l'impact des paramètres du design sur la résistance à ce type de fissuration est indispensable. Or, la prévision du trajet complexe de ces fissures 3D reste difficile car 1) la fissuration en mode II + forte compression normale a été peu étudiée, 2) il existe un gradient de contraintes résiduelles, microstructure et propriétés mécaniques entre le métal de base et la couche cémentée, 3) le lubrifiant des boîtes de vitesse est susceptible d'accélérer la propagation en réduisant le frottement des lèvres, critique en mode de cisaillement et 4) les multiples 'branches avortées' présentes le long de la fissure principale, dont l'origine reste à éclaircir, influent certainement sur le trajet et la vitesse de la fissure principale. Dans cette optique, le présent travail consiste à développer un modèle prédictif des trajets et vitesses de fissuration prenant en compte les contraintes résiduelles, le gradient des propriétés du matériau, le contact/frottement entre les lèvres de fissure et à le mettre en œuvre dans des outils numériques utilisables pour le design industriel. Dans un premier volet expérimental, une étude approfondie des matériaux constituant le satellite a été menée afin d'établir un lien entre l'évolution des propriétés mécaniques et le gradient de teneur en carbone issu de la cémentation. Un modèle de comportement élasto-plastique évolutif dépendant de la teneur en carbone a été identifié à partir d'essais de ...