IV.7.9.5 Etude de l'influence de la rainure
Les plaquettes de frein automobile comportent
généralement des rainures médianes. Outre leur rôle
d'évacuation des poussières et de l'eau, ces rainures peuvent
avoir une influence sur le comportement mécanique du système de
freinage. Pour cela on a procédé à une comparaison des
contraintes de Von Mises et de la déformée totale d'une plaquette
avec et sans rainure, Fig.IV.110 et 111.
Chapitre IV Résultats et Discussions
110
Fig. IV.110:Plaquette sans rainure.
Fig.IV.111: Plaquette avec rainure.
D'après les figures IV.112 et IV.113, on constate que
la présence de la rainure influe positivement sur les
déplacements de la plaquette et sur les contraintes équivalentes
de Von Mises. Les variations ne sont néanmoins assez faibles.
Contrainte de Von Mises [MPa]
2 5
2 0
3 5
3 0
1 5
1 0
5
0
Plaquette avec rainure Plaquette sans rainure
0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0
Temps [s]
Fig. IV.112: Influence de la
rainure sur la variation du champ de contrainte de Von Mises.
Déformée totale [um]
20
50
40
30
10
60
0
Plaquette avec rainure Plaquette sans rainure
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Temps [s]
Fig. IV.113: Influence de la
rainure sur la variation de la déformée totale.
Chapitre IV Résultats et Discussions
111
IV.8 RESULTATS DU CALCUL THERMOELASTIQUE
L'objectif de l'analyse thermoélastique à l'aide
du code de calcul ANSYS Multiphysics est de déterminer les niveaux des
contraintes et des déformations globales du modèle
étudié (disque-plaquette) durant la phase de freinage sous
l'effet de la température.
Le problème physique rencontré ici est un
couplage de transfert de chaleur (problème thermique) et
d'évolution mécanique. Le couplage thermoélastique peut
être formulé par un système d'équations aux
dérivées partielles et d'équations ordinaires dans un
domaine en fonction du temps, en respectant les conditions aux limites.
Sur la figure IV.114 qui représente la distribution
issue de code de calcul en 3 D de la température du modèle
disque-plaquette, on a choisi l'instant qui correspond à la
température maximale Tmax= 346,31 °C à t= 1,7271
[s]. On constate la montée rapide de la température du disque sur
les deux pistes de frottement qui amène une augmentation de stockage de
chaleur au niveau du zone de contact, on observe que la partie
supérieure de la plaquette est totalement refroidie par l'effet de
convection à l'air ambiant.
Fig. IV.114: Distribution de la
température du disque
et plaquettes à l'instant t=1,7271
[s].
IV.8.1 Déformée totale et contraintes de
Von Mises du modèle
Dans cette .partie, on présente une deuxième
modélisation mécanique du contact qui tient compte de la
température. Le but est de mieux comprendre les déformations
totales du disque lorsque celui-ci est soumis à la pression des
plaquettes mais aussi aux dilatations induites par les élévations
de température.
La figure IV.115 montre les déplacements des noeuds
situés sur le rayon moyen et la couronne extérieure du disque. On
a une nette différence entre les déformées pour la
couronne extérieure et le rayon moyen du disque. Les courbes ont une
allure identique (même
Chapitre IV Résultats et Discussions
comportement). Sous l'effet du serrage du disque, il apparait
un phénomène de mise en parapluie qui résulte de
l'échauffement des pistes de frottement non-parallèles par
rapport à la position initiale.
Déplacements (um)
2 8 0
2 7 0
2 6 0
2 5 0
2 4 0
2 3 0
2 2 0
2 1 0
2 0 0
1 9 0
1 8 0
1 7 0
1 6 0
1 5 0
Couronne extérieure d u disque
Périphérie moyenne d u disque
0 4 5 9 0 1 3 5 1 8 0 2 2 5 2 7 0 3 1 5 3 6 0
Position angulaire (degrés)
Fig. IV.115: Déplacements du
rayon moyen et la couronne extérieure du disque en
fonction de la position angulaire à l'instant t=3,5
[s].
La variation de déformée totale maximale de la
piste de frottement croit linéairement en fonction du rayon du disque
comme le montre visiblement la figure IV.116
Déplacements (um)
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
è= 90 è= 0 è=180 è=270
112
70 80 90 100 110 120 130
Rayon (m m )
Fig.IV.116: Variation des
déplacements de piste en fonction du rayon pour
différentes
positions angulaires à l'instant t=3,5 [s].
Les figures IV.117 et 118 montrent clairement l'écart
important entre le modèle mécanique et thermoélastique. La
température a une forte influence sur la réponse
thermomécanique du modèle.
Chapitre IV Résultats et Discussions
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Problème
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mécanique
|
sec
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Problème
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therm
|
omécanique
|
couplé
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300 250 200 150 100 50 0
Déformée totale [um]
113
0 10 20 30 40
Temps [s]
Fig. IV.117: Comparaison pour les
résultats des déplacements entre les deux
modèles
traités
500
400
Problème thermomécanique couplé
Problème mécanique sec
0
0 10 20 30 40
Contrainte de Von Mises [MPa]
300
200
100
Temps [s]
Fig. IV.118: Comparaison pour les
résultats des contraintes Von Mises entre les deux
modèles traités.
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