Interaction aube-carter: contribution de l'usure de l'abradable et de la thermomécanique sur la dynamique d'aube

The issue for the turbojet engine designers is to develop less polluting and more efficient engines. A solution is to reduce significantly the clearance between the rotating bladed disk and the casing. However, operating with a very tight clearance induces inevitably interactions which can lead to loses of blades. Even if the failure of blades is due to fatigue loading the excitation coming from the blade-casing contact is not yet well understood. The aim of this work is to improve this aspect by studying the influence of contact forces, wear and thermomechanical behavior on the blade dynamic response. The results of a study of a blade-casing contact performed on an experimental compressor of a turbojet at a real scale are firstly analyzed. Results show that several phases of the dynamic response are observed before blade cracking and allow determining wear profile and thermal level of the casing. To explain these experimental observations, numerical simulations are performed. A study of the blade dynamics can explain the wear pattern of the casing. Thermomechanical simulations highlight a significant influence of thermal expansions. A numerical study of the dynamics of a blade interacting with a casing is finally performed with the consideration of the wear induced by the contact and the heating and thermal expansions occurring at the local contact. It clearly highlights the influence of these phenomena on the blade dynamics, notably the variations of vibratory behavior and the conditions which can lead to the divergence of the system.L'enjeu actuel pour les fabricants de turboréacteurs est de fournir des moteurs peu polluants tout en assurant un rendement élevé. Une solution consiste en une réduction significative du jeu entre le rotor aubagé et le stator, pouvant néanmoins conduire à des contacts sévères engendrant des pertes d'aubes. Même si la rupture des aubes provient d'un phénomène de fatigue sous sollicitation vibratoire, l'excitation, issue des contacts intermittents, reste méconnue. L'objet de ce travail est de considérer ces aspects, c'est-à-dire l'influence des efforts au contact, de l'usure et de la thermomécanique sur le comportement vibratoire. Des résultats d'essais de contact aube-carter sur banc à échelle réelle, ayant conduit à la fissuration d'aubes, sont tout d'abord analysés. Les résultats permettent de constater différents régimes vibratoires avant la fissuration et de relever les profils d'usure du carter ainsi que les échauffements issus du contact. Afin d'expliquer ces observations, des simulations numériques sont réalisées. Les études de la dynamique d'aube apportent une explication sur les profils d'usure du carter. Des simulations thermomécaniques montrent une influence significative des dilatations thermiques au contact. Enfin, une étude numérique couplée d'une aube en contact avec un carter est menée, considérant l'usure du carter induite par la dynamique de l'aube en contact, les échauffements et les dilatations thermiques se produisant au contact aube-carter. L'influence de ces phénomènes sur la dynamique de l'aube est clairement démontrée notamment les variations de régime vibratoire et les conditions pouvant entrainer la divergence du système