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Simulation de l'adhérence et des vibrations de frottement
Schleifring GmbH s'est adressé à CADFEM pour étudier par la simulation les contacts électriques glissants, afin d'éviter les vibrations indésirables.

Frictions et oscillations induites par les frottements

Secteur: Construction de machines et d’installationsDiscipline: Mécanique des structures

SCHLEIFRING GmbH a étudié, avec l'aide de CADFEM et les outils de simulation Ansys, les facteurs déterminants les mécanismes d'excitation d’un contact électrique glissant, afin d'éviter les vibrations indésirables pouvant se produire en cas de frottement.

Résumé

Tâche

 Un contact glissant électrique dépend d'un état de contact glissant stable sans instabilités oscillatoires. Cela signifie que l'état de glissement stationnaire doit rester stable par rapport aux petites perturbations pour l'ensemble donné de paramètres de frottement.

Solution

Après avoir résolu l'état de frottement stationnaire initial dans une analyse de contact statique non linéaire, certains des principaux phénomènes d'instabilité de frottement ont été étudiés.

Avantages clients

CADFEM a mis en place un environnement de simulation pertinent pour évaluer le comportement vibratoire du contact électrique glissant. Les trois facteurs d'influence que sont le couplage de mode, l'effet de glissement par adhérence et l'amortissement négatif dû au frottement lié à la vitesse, ont pu être étudiés en détail avec la simulation.

Détails du Projet

Tâche

Les vibrations auto-excitées induites par le frottement apparaissent dans diverses applications techniques. Les exemples typiques sont des problèmes de bruit gênants, comme ceux que l'on rencontre dans les freins qui grincent, les roues de train ou les charnières de porte. En outre, le même mécanisme peut même entraîner des dysfonctionnements en raison de l'instabilité inhérente aux vibrations. Un contact glissant électrique, par exemple, dépend d'un état de contact glissant stable sans instabilité vibratoire. Cela signifie que l'état de glissement stationnaire doit être stable par rapport aux petites perturbations pour l'ensemble donné de paramètres de frottement.


Avantages Client

CADFEM a réussi à mettre en place un environnement de simulation pertinent pour l’étude du comportement vibratoire du contact électrique glissant. Les trois facteurs d'influence que sont le couplage de mode, l'effet de glissement par adhérence et l'amortissement négatif dû au frottement dépendant de la vitesse ont pu être étudiés en détail au moyen de la simulation.


Solution

Après avoir résolu l'état de frottement stationnaire initial dans une analyse de contact statique non linéaire, certains des principaux phénomènes d'instabilité du frottement ont été étudiés : - Instabilité de couplage des modes : deux modes initialement séparés coïncident et échangent de l'énergie lorsque le frottement augmente, de sorte qu'un mode est amorti et l'autre excité. Cela se fait à l'aide d'une analyse modale complexe qui tient compte de la matrice de rigidité asymétrique. - Effet de glissement d'adhérence ou stick-slip : une alternance de phases d'adhérence et de glissement entraîne un comportement typique en dents de scie, comme on peut le voir sur le diagramme illustré. Une analyse transitoire non linéaire, avec des réglages de contact et une stratégie de pas de temps appropriés, est ici nécessaire. - Amortissement négatif pour certains modes en raison de la loi de frottement décroissante en fonction de la vitesse. Une analyse transitoire non linéaire donne un comportement harmonique croissant (voir les diagrammes illustrés).

Images: © SCHLEIFRING


Head of Professional Development
Dr.-Ing. Marold Moosrainer

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