Etude thermomecanique des disques de frein application du code de calcul ANSYS v11.0

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par Ali Belhocine
Université des sciences et de la technologie d'Oran Mohamed Boudiaf - docteur en science 2013

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Résumé
Abstract
Introduction générale
INTRODUCTION GENERALE
Introduction générale
- I.1 INTRODUCTION
- I.2 STRUCTURE GENERALE D'UN SYSTEME DE FREINAGE
- I.3 FREINS TRAVAILLANT PAR FROTTEMENT I.3.1 Frein à tambour
- I.3.1.1 Principe de fonctionnement
- I.4 ELEMENTS D'UN FREIN Á DISQUE
- I.5 TYPES DES ETRIERS
- I.5.1 Frein à étrier coulissant
- I.5.2 Frein à étrier fixe
- I.6 LES TYPES DE DISQUE FREIN
- I.7.2 Les disques percés
- I.8 COMPARAISON ENTRE TAMBOUR ET DISQUE I.8.1 Avantages
- I.9 LES PLAQUETTES
- I.10 PROBLEME DU DISQUE DE FREIN
- I.11 LES MATERIAUX DU DISQUE DE FREIN
- I.11.1 Le disque
- I.11.2 Les garnitures
  - 1.11.3 Les supports
- I.12 CRITERES D'EVALUATION D'UN SYSTEME DE FREINAGE
- I.12.1 Efficacité
- I.12.2 Confort
- I.12.3 Endurance
- I.12.4 Autres critères
- I.13 PHENOMENES THERMIQUES DANS LE DISQUE
- I.14 PHENOMENES MECANIQUES DANS LE DISQUE
- I.15.2 Fontes
- I.15.3 Carbone
- I.15.4 Conditions d'utilisation
II.1 INTRODUCTION
II.2.1 Champ de température
II.2.2 Gradient de température
II.2.3 Flux de chaleur
II.3 MODES DE TRANSFERT DE CHALEUR
II.3.1 Conduction
II.3.1.1 Résistance thermique
II.3.1.2 Les régimes permanents
II.3.1.3 Les régimes transitoires
II.3.2 Convection
II.3.2.1 Le nombre de Reynolds
II.3.2.2 Le nombre de Nusselt
II.3.2.3 Le nombre de Prandtl
II.3.3 Rayonnement
II.4 Stockage d'énergie
II.5 Les équations gouvernantes du transfert de chaleur transitoire par conduction
II.6 CALCUL DE FLUX DE CHALEUR ENTRANT DANS LE DISQUE
II.6.1 Introduction
II.6.2 Les efforts agissant aux roues lors du freinage
II.6.3 Puissance de freinage totale
II.6.4 Expression du flux thermique initial
III.1 INTRODUCTION
III.2 LA MODELISATION THERMIQUE DU PROBLEME III.2.1 Equation de la chaleur
III.2.2 Forme différentielle
III.2.3 Forme intégrale faible
III.2.4 Forme discrétisée : éléments finis
III.2.4.1 Représentation élémentaire (ou locale) du champ de températures
III.2.4.3 Partition des degrés de liberté
III.2.4.4 Discrétisation de la forme intégrale faible De l'expression du champ de températures T :
III.2.4.4.1 Conditions initiales et conditions aux limites
III.3 ETUDE MECANIQUE DU CONTACT PLAQUETTE DE FREIN/DISQUE
III.3.1 Introduction
III.3.2 Simulation du problème en ANSYS
III.3.4 Choix du maillage
III.3.5 Détermination de la pression de contact
III.3.6.1 Modélisation du chargement et des conditions aux limites
III.3.6.1.1 Conditions aux limites appliquées au disque
III.3.6.1.2 Conditions aux limites et chargement appliquées aux plaquettes
III.3.7 Gestion du contact
III.3.8 Lancement de calcul
III.4 MODELISATION DU COUPLAGE THERMOMECANIQUE III.4.1 Introduction
III.4.2 Méthode de la résolution
III.4.3 Formulation du problème
III.4.3.1 Problème thermique
III.4.3.1.1 Flux de chaleur
III.4.3.2 Problème élastique
III.4.4 Analyse en ANSYS Multiphysics
IV.1 INTRODUCTION
IV.2 FICHE TECHNIQUE DU VEHICULE CHOISI
IV.3 DESCRIPTION DU DISQUE DE FREIN VENTILE ET PLEIN ET DES PLAQUETTES
IV.4 DETERMINATION DU COEFFICIENT D'ECHANGE PAR CONVECTION (H) IV.4.1 Introduction
IV.4.2 Modélisation en ANSYS CFX
IV.4.3 Préparation de la géométrie et du maillage
IV.4.3.1 Domaine fluide :
IV.4.3.1.1 Préparation du Maillage :
IV.4.3.2 Disque de frein
IV.4.3.3 Etude du maillage
IV.4.4 Flux d'air en mécanique des fluides
IV.4.5 Equations caractérisant un domaine fluide
IV.4.6 Modèle physique
IV.4.6.1 Etat stationnaire
IV.4.6.1.1 Initialisation de la turbulence
IV.4.6.1.2 Définition du modèle matériau
IV.4.6.1.3 Définition du modèle Conditions Limites
IV.4.6.1.4 Application des interfaces de domaine
IV.4.6.1.5 Méthode de résolution transient
IV.4.6.2 Etat instationnaire
IV.4.7 Conditions temporelles
IV.4.8 Lancement du calcul et affichage écran des données
IV.5.1 Cas stationnaire
- a. Disque plein
- b. Disque ventilé
IV.5.2 Cas instationnaire
IV.6 EVOLUTION TRANSITOIRE DE LA TEMPERATURE DU DISQUE
IV.6.1 Introduction
IV.6.2 Description paramétrique du freinage
IV.6.3 Maillage ou discrétisation
IV.6.5 Résultats et corrélation
IV.6.5.1 Disque plein
IV.6.5.2 Disque ventilé
IV.6.6 Comparaison et interprétation
IV.6.6.1 Comparaison entre les trois types de fonte
IV.6.6.2 Comparaison entre disque plein et ventilé
- a. Disque plein
- b. Disque ventilé
IV.6.7 Influence du mode de freinage
IV.6.7.1 Freinage répété
IV.7 RESULTATS DE CALCUL MECANIQUE ET DISCUSSIONS
IV.7.1 Maillage du modèle
IV.7.2 La déformée totale
IV.7.3 Contraintes équivalentes de Von Mises
IV.7.4 Champ de contraintes sur les plaquettes de frein
IV.7.4.1 Plaquette intérieure
IV.7.4.1.1 Répartition du champ des contraintes équivalentes de Von Mises
IV.7.4.1.2 Répartition du champ de pression de contact
IV.7.4.2 Plaquette extérieure
IV.7.4.2.1 Répartition du champ des contraintes équivalentes de Von Mises
IV.7.5 Contraintes de traction/compression et contraintes de cisaillement dans le disque
IV.7.8 Résultats des modèles maillés
IV.7.9 Influence du matériau des plaquettes
IV.7.9.1 Influence du module de Young des plaquettes
IV.7.9.2 Influence du coefficient de frottement
IV.7.9.4 Cas d'un disque en acier inoxydable
IV.7.9.4.2 Comparaison entre le champ des contraintes
IV.7.9.5 Etude de l'influence de la rainure
IV.8 RESULTATS DU CALCUL THERMOELASTIQUE
IV.8.1 Déformée totale et contraintes de Von Mises du modèle
IV.8.2 Champ des contraintes de Von Mises dans la plaquette intérieure
IV.8.3 Pression de contact
IV.8.4 Déformation du disque
IV.8.5 Effet parapluie
Conclusion générale et perspectives
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
Conclusion générale et perspectives
Conclusion générale et perspectives
BIBLIOGRAPHIE
Conclusion générale et perspectives
Conclusion générale et perspectives
Conclusion générale et perspectives

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