Dynamique de ligne d'arbre : modélisation et calcul vibratoire des lignes d'arbre haute vitesse dans un outil de calcul par éléments finis

IFP Energies nouvelles - Mobilité et Systèmes

Stage Mécanique Hauts-de-Seine entre aujourd'hui et juin 2022 de 5 à 6 mois


IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Dynamique de ligne d’arbre : modélisation et calcul vibratoire des lignes d’arbre haute vitesse dans un outil de calcul par éléments finis

IFPEN est un centre de recherche avec un champ d’action international dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Dans le domaine de la mobilité durable, IFPEN développe et caractérise expérimentalement des machines électriques composées de rotors qui tournent à hautes vitesses, 18000-25000 tr/min.

IFPEN dispose d'un certain nombre de bancs d'essai haute vitesse dans ses locaux. Pour caractériser expérimentalement les machines électriques, elles doivent être mécaniquement accouplées au banc d’essai. Cet accouplement est réalisé en utilisant des pièces d’adaptation spécifiques pour chaque machine. La ligne d’arbre de la machine électrique et la ligne d’arbre du banc d’essai tournent solidairement pendent l’essai. Les lignes d’arbre des bancs d’essai sont généralement composées d’un rotor d’une machine de charge qui va entrainer l’ensemble, d’un palier intermédiaire, de capteurs de couple et vitesse, des pièces d’adaptation et du rotor de la machine spécimen.

L’accouplement du rotor de la machine à la ligne d’arbre du banc, crée une nouvelle ligne d’arbre avec des caractéristiques propres à ce montage (type d’accouplement, masse en porte-à-faux, inerties, rigidité…). Il faut donc évaluer la tenue mécanique et les risques vibratoires de cette ligne d’arbre. Les défauts d’alignement, l’équilibrage des pièces, les harmoniques des machines, etc, peuvent exciter les modes propres de la ligne d’arbre, ce qui représentent un risque pour l'intégrité du système.

Ce stage a pour objectif principal l’étude et la modélisation des lignes d’arbre des bancs d’essai machines électriques IFPEN dans un outil de calcul par éléments finis.

Le stage se déroulera de la manière suivante :

  1. Prise de connaissance des enjeux de conception pour des lignes d’arbre haute vitesse (accouplements, roulements, défauts d’alignements, balourd …) et ses relations avec des problèmes vibratoires.
  2. Création d’un modèle de calcul pour l’analyse modale et réponse fréquentielle d’une ligne d’arbre haute vitesse sous ANSYS, KISSsoft, MATlab ou autre.
  3. Implémentation du modèle de calcul en modélisant les lignes d’arbre des bancs d’essai IFPEN.
  4. Recalage des modèles numériques à partir des données expérimentales.
  5. Capitalisation de la démarche et des règles de conception pour des nouvelles architectures.

Profil recherché :

BAC+4/BAC+5. Ecole d’ingénieur ou Master à dominante Mécanique.

  • Connaissances en modélisation et calcul par éléments finis.
  • Connaissances en dynamique des machines tournantes.
  • Connaissances en analyse modale et vibrations.

Vous êtes intéressé.e ? Merci d'adresser une lettre de motivation et un CV à l’adresse mail indiquée ci-dessous.


(PDF - Max : 5 Mo)
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