Introduction générale
implique que la rotation du disque et les
phénomènes tridimensionnels seront négligés. Ces
simplifications ne permettent qu'une prédiction quantitative
approximative de la réponse thermomécanique du disque.
L'objectif de cette thèse est de présenter une
modélisation du comportement thermomécanique des disques de frein
pour la prédiction de leur tenue en fatigue.
Cette étude est réalisée à l'aide
du logiciel ANSYS v 11.0 qui est basé sur la méthode des
éléments finies. Ce code de calcul est développé
principalement pour la résolution des problèmes physiques
complexes. Le calcul est divisé en trois étapes, la
première comporte un calcul thermique qui détermine
l'évolution du champ de la température dans le disque, la seconde
un calcul statique, qui détermine les champs de contraintes et les
déformations globales ainsi les pressions de contact du modèle et
la troisième présente les résultats du couplage
thermomécanique.
La présentation de ce travail s'articule autour de quatre
chapitres.
Le chapitre I présente une
étude bibliographique fondée sur les disques de frein, la
composition et les matériaux utilisés, ainsi que les
différents phénomènes thermiques et mécaniques
rencontrés.
Le chapitre II est consacré à
la formulation analytique de l'équation de chaleur tout en
décrivant les modes de transfert thermique y intervenant. Une
méthode de calcul est illustrée dans ce sens pour évaluer
la quantité du flux thermique de friction entrant dans le disque.
Le chapitre III porte sur la
modélisation numérique du problème thermomécanique
du disque de frein et la mise en ouvre du logiciel ANSYS v 11.0 utilisé
dans cette modélisation.
Le chapitre IV est consacré à
la présentation et à l'interprétation des
différents résultats thermomécaniques obtenus à
l'aide du code de calcul.
Enfin, ce travail se termine par une conclusion
générale présentant une synthèse des
résultats de simulation obtenus et par des perspectives dans le domaine
du contact sec glissant.
Chapitre I Etude Bibliographique
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I.1 INTRODUCTION
Grâce aux continuels progrès technologiques dans
l'industrie du transport, les véhicules sont devenus plus puissants et
plus rapides. De ce fait, les systèmes de freinage doivent aussi suivre
cette progression pour assurer un fonctionnement adéquat avec les
dernières améliorations. Le frein, organe de
sécurité, reste ainsi un sujet d'étude très actuel
pour les ingénieurs. L'apparition de nouveaux matériaux (alliages
divers, céramique, etc.) et de nouveaux procédés de
fabrication ou de traitement de surface (grenaillage, trempe par induction,
etc. ) génère de nouveaux types de frein et donc la
nécessité de nouvelles études. De plus, avec la
concurrence industrielle toujours croissante, les problématiques
changent : en plus du souci d'efficacité, de fiabilité et de
confort, s'ajoute ceux du moindre coût et du délai de fabrication.
L'objectif pour l'ingénieur est de trouver le meilleur compromis entre
ces exigences. Il s'agit alors remplacer, du moins, compléter les essais
expérimentaux par des analyses numériques afin de tester plus de
possibilités pour mieux s'approcher du meilleur compromis,
réduire les coûts en fabriquant moins de prototypes et minimiser
les durées d'étude en limitant le nombre d'essais.
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