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Année universitaire 2011/2012
UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE
D'ORAN
Mohamed Boudiaf
FACULTE DE GENIE MECANIQUE
DEPARTEMENT de GENIE
MECANIQUE
THÈSE
Présentée par
BELHOCINE
ALI
Pour l'obtention du Diplôme de
DOCTORAT EN
SCIENCES
Spécialité : GENIE
MECANIQUE
Thème
ETUDE THERMOMECANIQUE DES DISQUES DE
FREIN
Application du Code de Calcul ANSYS v11.0
Membres du jury :
Président : YOUCEFI Abdelkader Pr
USTOMB
Directeur de thèse : BOUCHETARA
Mostefa Pr. USTOMB
Examinateurs :
BENGUEDIAB Mohamed Pr. U.de Sidi Belabbes
BENAMAR Ali Pr. ENSET Oran
TAMINE Tewfik MCA USTOMB
OULD CHIKH Bahri MCA U. de Mascara
Dédicace
Je dédie ce modeste travail à mes
chers
parents (ma mère et mon
père)
Mes chers frères et chères
soeurs
Atous mes amis
i
Remerciements
REMERCIEMENTS
J'aimerais remercier vivement mon directeur de recherche,
Monsieur BOUCHETARA Mostefa, Professeur à l'Université de
Sciences et de la Technologie -Mohamed Boudiaf d'Oran qui a assuré la
direction, le suivi et le bon déroulement de ce travail de recherche. Je
tiens à le remercier encore une fois pour son encouragement et ses
précieux conseils et critiques.
Je remercie messieurs les membres de jury d'avoir
accepté de juger ce travail.
Mes remerciements les plus chaleureux vont à tous mes
amis.
Enfin, je voudrais exprimer mes profonds remerciements
à mes parents et à toute ma famille par leur soutien permanent
durant les trois années que j'ai investi dans la recherche.
ii
Résumé
L'objet de cette thèse est de présenter une
étude du comportement thermomécanique des disques de frein
automobiles pour la prédiction de leur tenue en fatigue. La
stratégie de calcul numérique est repose sur le code de calcul
Ansys v.11. Ce dernier qui est basé sur la méthode des
éléments finis et qui possède des algorithmes de gestion
du contact avec frottement est utilisé pour simuler dans l'application
du freinage le comportement du mécanisme malgré son
complexité.
Dans un premier temps, est présentée une analyse
des phénomènes thermiques opérant dans un disque de frein
en service (flux de chaleur généré par frottement,
gradients thermiques élevés, élévation de
température). Cette modélisation est effectuée en tenant
compte l'influence d'un certains nombre de paramètre tel que le type de
freinage, le mode de refroidissement, les matériaux de conceptions.
Ensuite, une étude purement mécanique du contact
sec entre le disque et plaquettes est développée avec une bonne
prédiction devient un enjeu majeur pour les industriels tout en
modélisant le chargement et les conditions aux limites autours du
disque. Nous avons utilisé le même code de calcul pour visualiser
les déplacements, les déformations globales dans le disque, les
contraintes de cisaillement, les contraintes de Von Mises et les outils de
contact des plaquettes tout en effectuant une étude paramétrique
telle que ( le module de Young des plaquettes, le coefficient de frottement ,
le type de chargement , la vitesse de rotation du disque ,..) pour voir sa
sensibilité sur les résultats de calcul.
Ainsi, les analyses faites sur le comportement thermique et
mécanique que de ces prototypes montrent que ces types de solutions
technologiques représentent de réelles pistes
d'amélioration qui répond au besoin de l'ingénieur en
charge de la conception des disques de frein.
Mots clés :
Ansys 11.0- Contact sec-Méthode des
éléments finis (MEF)-disque de frein ventilé -Disque de
frein plein- Fonte Grise- Plaquettes -Etrier- Analyse transitoire-Coefficient
de transfert thermique-CFX-Etude paramétrique-Contraintes
thermiques-Flux de chaleur--Température-Maillage-Frottement-Chargement
mécanique-Conditions aux limites-Déformée
totale-Contraintes équivalentes de Von Mises-Contraintes de cisaillement
-Déformations-Distribution de pression de contact-Fissure-Usure.
iii
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