Numéro : 2782 - Année : 2022
Méthode paramétrique pour le dimensionnement en fatigue des lignes d’arbres de transmission pour application navale.
Corentin GUELLEC - NAVAL Group, France et ENSTA Bretagne - IRDL – UMR CNRS 6027, France
Ludovic JIAN - NAVAL Group, France
Cédric DOUDARD, Bruno LEVIEIL, Sylvain CALLOCH - ENSTA Bretagne - IRDL – UMR CNRS 6027, France
Anthony EZANNO - DGA Techniques navales, France
Une méthode paramétrique est introduite pour l'évaluation de la durée de vie en fatigue des lignes d'arbres de transmission pour application navale. La particularité de la méthode réside dans le fait qu'elle introduit une modélisation pertinente des chargements autour d'un nombre limité de paramètres spécifiques aux lignes d'arbres tout en décrivant la complexité du chargement (multiaxialité, effet de contrainte moyenne, non-proportionnalité du trajet de chargement). Le chargement des lignes d’arbres est composé principalement de trois natures de chargement agissant en même temps. Le premier chargement est la flexion rotative induite principalement par le poids propre de la ligne d’arbres et de l’hélice. Le second chargement est la torsion issue du couple généré par le moteur et l’hélice. Enfin, le dernier chargement est la compression issue de la poussée exercée par l’hélice sur la ligne d’arbres. Les différences de fréquences existantes entre ces chargements impliquent des effets de non-proportionnalité ainsi que de contrainte moyenne au sein de la ligne d’arbres. Une modélisation adaptée est introduite afin de conserver les propriétés du chargement tout en ne recourant pas à des algorithmes de comptage de cycles couteux à mettre en place pour une analyse.
La méthode est conçue pour positionner la structure, tant pour les arbres en service que pour les arbres en phase de conception, vis-à-vis d’un mode d'endommagement en fatigue particulier. Les observations faites dans cette étude montrent qu’on peut mettre en évidence deux modes d’endommagement distincts. D'une part, un mode de dommage issu de cycles multiaxiaux associés aux manœuvres du navire, ce mode correspondant au régime de la fatigue à grand nombre de cycles (HCF : High Cycle Fatigue). D'autre part, un mode de dommage dans le régime des très grands nombres de cycles (VHCF : Very High Cycle Fatigue) résultant de cycles « uni-axiaux » dus à la flexion rotative de la structure.
Cette méthode originale permet ainsi d’orienter les études de durabilité vers l’application d’un modèle de tenue en fatigue adéquat, correspondant au profil d’emploi du navire et de sa ligne d’arbres.
Recherche avancée
Année