IV.6.6.2 Comparaison entre disque plein et
ventilé
Dans cette partie, on présente les cartographies de
flux de chaleur total et directionnel ainsi que la distribution de la
température dans un disque ventilé et plein en fonte FG 15 pour
chaque instant de freinage. La distribution de la température du disque
au début freinage (à t=0,25 s) est inhomogène. Selon les
essais expérimentaux effectués par [43], le freinage
débute souvent par la formation de cercles chauds en surfaces du disque
relativement uniformes dans la direction circonférentielle, se
déplaçant radialement sur le disque et se transformant ensuite en
points chauds ((hot spot)). L'apparition du phénomène
des points chauds est due à la dissipation non uniforme de flux de
chaleur.
Concernant le flux de chaleur, on constate d'après les
figures IV.45 et IV.48 que la valeur maximale du flux de chaleur total se
localise au niveau de la gorge calorifique à la fin du freinage (t=3,5
s) ; ceci s'explique par l'augmentation des gradients et les concentrations
thermiques dans cette zone. La gorge calorifique est usinée de
manière à limiter le flux de chaleur provenant des pistes de
frottement et se dirigeant vers le bol du disque de frein afin d'éviter
l'échauffement excessif de la jante et du pneumatique. Lors du
l'échauffement, le disque se tend à se dilater dans les zones
chaudes d'où naissance de contraintes de compression avec
plastification. Par contre, lors du refroidissement, il y a apparition de
Chapitre IV Résultats et Discussions
77
contraintes résiduelles de traction. Le disque est donc
soumis au cours de sa rotation à des contraintes traction
/compression.
a. Disque plein
-a- : à l'instant t=
0,25[s] -b- : à l'instant t= 1,8839[s] -c-
: à l'instant t= 3,5[s]
-d- : à l'instant t= 5 [s]
-e- : à l'instant t= 20 [s] -f- :
à l'instant t= 45[s]
Fig. IV.44: Répartition
de la température pour un disque plein d'un matériau FG
15.
-a- : à l'instant t= 0,25
[s] -b- : à l'instant t= 1,8839 [s] -c- :
à l'instant t= 3,5[s]
-d- : à l'instant t= 5 [s]
-e- : à l'instant t= 20 [s] -f- :
à l'instant t= 45 [s]
Fig. IV.45: Répartition
de flux de chaleur total pour un disque plein d'un matériau FG
15.
Chapitre IV Résultats et Discussions
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-a- : Selon l'axe X -b- :
Selon l'axe Y -c- : Selon l'axe Z
Fig. IV.46: Répartition
de flux de chaleur directionnel à l'instant t= 1,8839 [s] selon les
trois
axes (X, Y, Z) pour un disque plein d'un matériau FG
15.
b. Disque ventilé
-a - : à l'instant t= 0,25
[s] -b- : à l'instant t= 1,8506 [s] -c- :
à l'instant t= 3,5 [s]
-d- : à l'instant t= 5 [s]
-e- : à l'instant t= 20 [s] -f- :
à l'instant t= 45 [s]
Fig. IV.47: Répartition
de la température pour un disque ventilé d'un matériau FG
15.
-a- : à l'instant t= 0,25
[s] -b- : à l'instant t= 1,8506 [s] -c- :
à l'instant t= 3,5[s]
Chapitre IV Résultats et Discussions
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-d- : à l'instant t= 5 [s]
-e- : à l'instant t= 20 [s] -f- :
à l'instant t= 45 [s]
Fig. IV.48: Répartition de
flux de chaleur total pour un disque ventilé d'un matériau FG
15
-a- : Selon l'axe X -b- :
Selon l'axe Y -c- : Selon l'axe Z
Fig. IV.49: Répartition
de flux de chaleur directionnel à l'instant t= 1,8506 [s] suivant
les
trois axes (X, Y, Z) pour un disque ventilé d'un matériau
FG 15.
Température [°C]
400
350
300
250
200
150
100
50
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plein F G ventilé F G
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15
15
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Disque plein Disque ventilé
0 5 10 15 20 25 30
Epaisseur [mm ]
Fig. IV.50 : Variation de la
température en fonction de l'épaisseur pour
les deux
conceptions avec le même matériau (FG15).
Chapitre IV Résultats et Discussions
Température [°C]
4 2 0
4 0 0
3 8 0
3 6 0
3 4 0
3 2 0
3 0 0
2 8 0
2 6 0
2 4 0
2 2 0
2 0 0
1 8 0
1 6 0
1 4 0
D i s q u e plein F G 1 5 Disque v e n tilé F G 1
5
80
7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0
Rayon [ m m ]
Fig. IV.51 : Variation de la
température en fonction de rayon pour
les deux conceptions avec le
même matériau (FG15).
Les figures IV.50 et 51 représentent respectivement la
variation de la température en fonction de l'épaisseur et du
rayon. Au milieu du disque, la température est minimale ; au niveau du
rayon moyen, elle est par contre maximale.
L'écart de température dans les deux
conceptions (disque plein et disque ventilé) est important (?T = 60
°C). L'influence de la ventilation sur la répartition de la
température apparaît clairement en fin freinage (à
l'instant t=3,5).
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