III.4.4 Analyse en ANSYS Multiphysics
Dans cette étape et à l'aide du code de calcul
élément fini ANSYS, nous allons faire une modélisation du
contact sec du disque et plaquette tout en montrant l'effet de la
Chapitre III Modélisation Thermomécanique du
Problème
53
température dans son comportement (contraintes et
déformations globales du modèle). La première étape
consiste à déterminer le champ de la température en 3 D
à l'aide d'une analyse thermique sous ANSYS , ensuite une analyse
mécanique structurale statique comme nous l'avons vu
précédemment , le couplage thermique s'effectuera par condition
thermique à une température non uniforme tout en prend
l'environnement thermique du modèle, Pour cette raison, la commande
« condition thermique » sera utilisée pour traiter le
problème couplé thermomécanique et gérer le
régime transitoire.
Pour étudier le comportement thermo élastique
transitoire du disque de frein, la simulation en ANSYS est obtenue dans la
durée totale de freinage ( t= 45 s). Réellement la variation de
la vitesse tournante pendant l'opération de freinage doit être
déterminée la dynamique de véhicule [36]. Cependant, dans
cette étude la vitesse tournante du disque a été
considérée comme une valeur connue ( =157.89 rd/s), la pression
hydraulique Ph est
assumée linéairement grimper jusqu'à
1 MPa. Les propriétés matérielles adoptées
dans cette simulation sont récapitulées dans le tableau III.6.
|
Propriétés matérielles
|
Plaquette
|
Disque
|
|
Conductivité thermique, k (w/m.°C)
|
5
|
57
|
|
Densité, (kg/m3)
|
1400
|
7250
|
|
La chaleur spécifique, c (J/Kg. °C)
|
1000
|
460
|
|
Coefficient de Poisson,
|
0,25
|
0,28
|
|
Dilatation thermique, (10-6 / °C)
|
10
|
10,85
|
|
Module élastique, E (GPa)
|
1
|
138
|
|
Coefficient de frottement
|
0,067
|
0,2
|
|
Conditions d'opération
|
|
|
|
Vitesse angulaire (rd/s)
|
|
157.89
|
|
Pression hydraulique, P (MPa)
|
|
1
|
Tableau III.6 :
Propriétés thermo-élastiques
utilisées dans la simulation.
Fig.III.18 : Modèle de
simulation d'un disque frein ventilé-plaquette [37].
Selon la vraie dimension du disque freinant et les plaquettes,
la modélisation pour l'accouplement thermique-structure transitoire
tridimensionnel de pendant le processus de freinage est établi. Il est
basé sur l'effet de la source de chaleur mobile avec la variation
Chapitre III Modélisation Thermomécanique du
Problème
54
coulissante relative et l'accouplement de l'écoulement
thermique de friction entre le disque et la plaquette. En employant le champ
non linéaire de multiphysics du logiciel d'Ansys, le processus freinant
du frein à disque est simulé [38]. La distribution de la
contrainte dans le disque et les pressions de contact d'interface sont
analysés..La période variationnelle du
température/contrainte augmente avec le temps freinant prolongé.
Et la raison de la rupture de fatigue thermique radiale du disque est
discutée.
Environnement
Solution
t+?t
Température
Conditions initiales et aux limites
Analyse thermique
Pression
Environnement
Solution
t+?t
Conditions initiales et aux limites
Contraintes et déformations
Condition thermique
Début
Analyse structurale statique
Fig.III.19 : Organigramme de
calcul thermomécanique en ANS VS Multiphysics.
Fig.III.20 : L'analyse du
couplage thermoélastique en ANS VS Multiphysics.
Chapitre IV Résultats et Discussions
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