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Thèse

Dynamique non linéaire des aubages : comportement multi-harmonique avec couplage torsion-flexion

Résumé : Pour faire face à la demande croissante de réduction des émissions polluantes et d'amélioration continue des performances de vol, l'industrie aéronautique se tourne de plus en plus vers des turboréacteurs de grands diamètres en vue d'augmenter leur taux de dilution. La génération de ces nouvelles architectures implique une meilleure maîtrise des risques d'origine vibratoire. Plus particulièrement, la conception d'aubes de soufflante élancées de grande dimension en matériau composite favorise l'apparition de phénomènes non-linéaires de nature géométrique. Parmi eux, les résonances internes se manifestent suite à un couplage de modes dont les fréquences propres sont commensurables et donnent lieu à des réponses multi-modes pouvant accélérer la ruine par fatigue des roues aubagées. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse est d'améliorer la compréhension du phénomène de résonance interne. Il s'agit d'une part d'évaluer durant la phase de conception le risque d'apparition du phénomène et d'autre part, de comprendre l'influence des paramètres géométriques sur celui-ci. Pour répondre à cette problématique, différentes approches reposant sur des modèles de complexité croissante sont étudiées. Un modèle non-linéaire de poutre vrillée et pré-courbée avec couplage flexion-torsion est d'abord analysé. Puis, un modèle industriel représentatif d'un aubage de soufflante de futures architectures non carénées est étudié, à la fois expérimentalement et numériquement. Pour chaque cas, des études dynamiques sont réalisées, reposant sur la méthode de l'équilibrage harmonique pour la recherche de solutions périodiques couplée à une procédure de calcul de branches secondaires de solutions. Une étude paramétrique sur le modèle poutre a permis de montrer le fort impact de la partie non-linéaire du moment de flexion ainsi que de la forme des modes propres sur l'émergence de la résonance interne. Pour ce modèle, une étude d'influence a également mis en avant la modification de la typologie du comportement dynamique lors de la variation de paramètres géométriques et dissipatifs. L'étude du modèle industriel a également permis d'observer une résonance interne 1:2, d'une part expérimentalement à travers une sollicitation dynamique par pot vibrant et d'autre part numériquement via l'étude d'un modèle éléments finis, réduit à l'aide de la théorie des formes normales. En particulier, il a été montré que la méthode de réduction employée permet de très bien restituer le comportement dynamique de l'aubage avec et sans couplage par résonance interne avec des temps de calcul relativement faibles. Finalement, les résultats obtenus sur les modèles poutre et industriel peuvent aisément être intégrés dans les bureaux d'études lors des procédures de conception des aubages des futures architectures pour évaluer le risque d'apparition des résonances internes.
Type de document :
Thèse
Liste complète des métadonnées

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03677198
Contributeur : ABES STAR :  Contact
Soumis le : mardi 24 mai 2022 - 15:14:13
Dernière modification le : mardi 14 juin 2022 - 11:32:02

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TH_T2813_ndipalma.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03677198, version 1

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Nicolas Di Palma. Dynamique non linéaire des aubages : comportement multi-harmonique avec couplage torsion-flexion. Autre. Université de Lyon, 2022. Français. ⟨NNT : 2022LYSEC001⟩. ⟨tel-03677198⟩

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