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

( Télécharger le fichier original )
par Ali Belhocine
Université des sciences et de la technologie d'Oran Mohamed Boudiaf - docteur en science 2013
  

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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

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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.

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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.

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