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Résumé thèse Romuald BERTOLASO

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Étude expérimentale et numérique de la répartition des charges dans les systèmes de vis à billes

 

Romuald BERTOLASO - 24 juin 2010

Avec l'expansion et la diversication de l'application de la vis à billes durant ces dernières années, il y a une forte demande de ce système qui possède une meilleure fonctionnalité grâce notamment à une grande efficacité mécanique et une grande puissance de transmission. La vis à billes de cette étude fait partie des actionneurs du plan horizontal (THSA) des avions. La fonction de mobilité du plan arrière est assurée par le déplacement d'un écrou le long de la vis grâce à un système de re-circulation de billes. Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'étude de la répartition de charge dans le volume pour les systèmes de vis à billes. Il consiste à développer un modèle numérique par éléments finis permettant d'évaluer la distribution des contraintes dans le but de calculer la durée de vie de ces éléments et d'optimiser le système. Après avoir défini les caractéristiques d'une vis à billes, une approche expérimentale à été réalisée en parallèle à une étude de simulation numérique par élément finis afin de valider les hypothèses de calcul pour différents modèles.
La méthode de mesure utilisée pour mettre en évidence la répartition de charge dans le volume est la photoélasticimétrie. En termes d'applications, la photoélasticimétrie 2D sera utilisée pour l'analyse expérimentale du comportement mécanique de vis à billes simplié et la photoélasticimétrie 3D par découpage optique pour un modèle de butée à billes.
La validation de la modélisation numérique des éléments étudiés est réalisée par comparaison des résultats obtenus expérimentalement et par calculs numériques. Plus précisément, la comparaison s'effectue entre les franges photoélastiques expérimentales et les franges numériques calculées après post-traitement des simulations. Les conditions aux limites ainsi validées, les résultats des simulations qui n'étaient que qualitatif deviennent alors quantitatifs. L'étape suivante étant le couplage de ces résultats qualitatifs à un modèle de fatigue afin de calculer la durée de vie des modèles étudiés.

Mots clefs :
Vis à billes ; Eléments finis ; Photoélasticimétrie ; Mesures de contraintes; Imagerie tridimensionnelle.