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Auteur(s)
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Henri BLANC : Ingénieur des arts et métiers - Docteur-ingénieur agrégé en mécanique - Professeur à l’ENSAM Bordeaux
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Entraînées par un groupe moteur, les lignes d’arbres transmettent une puissance vers les éléments récepteurs en adaptant en général la vitesse de rotation. Ce transfert d’énergie doit s’effectuer avec un minimum de perte en ligne, mais aussi avec une sécurité de fonctionnement et une durée de vie acceptables. Les phénomènes dynamiques y jouent en général un rôle essentiel étant entendu que tout système réel déformable est susceptible de vibrer sous l’influence d’excitations périodiques ou, à cause de phénomènes d’inertie lors du passage d’un point de fonctionnement établi à un autre. Ce rôle a tendance à prendre de l’ampleur car, très souvent, dans les conceptions modernes, la nécessité d’augmenter la puissance massique de l’installation, se traduit par une diminution des masses mises en mouvement couplée à une augmentation des vitesses de rotation.
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Étude des vibrations de torsion
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1. Différents régimes de travail des rotors
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Les régimes transitoires qui correspondent à une variation au cours du temps des vitesses moyennes des rotors (accélération ou freinage de l’installation, prise de couple...) peuvent entraîner des ruptures brutales à cause d’instabilités induites, la plupart du temps, par un phénomène de résonance. Moins spectaculaire, une autre de leurs conséquences peut se traduire par des dépassements locaux des limites de contraintes admissibles, conduisant à une diminution notable de la durée de vie de l’installation.
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Pour un régime permanent caractérisé par une vitesse moyenne constante pour chaque rotor composant l’installation (point de fonctionnement nominal), l’état de contrainte dans les arbres se décompose suivant une valeur moyenne constante – associée à la transmission du couple moyen – et un ensemble de composantes pulsées dont la variation périodique au cours du temps est directement liée à l’existence de vibrations axiales, transversales, ou de torsion. L’analyse de ces contraintes en relation avec des critères de tenue à la fatigue permet d’estimer la durée de vie probable des installations.
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