Comportement thermique et caractérisation des échanges interfaciaux d’un frein à disque par approches théorique et expérimentale PDF Download
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Author: Toufik Bouache
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Languages : fr
Pages : 302
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Book Description
Le travail développé dans ce mémoire est une contribution à l’étude des transferts de chaleur dans un dispositif de freinage à disques. L’étude est effectuée par voies théorique, numérique et expérimentale. Une solution analytique est établie pour déterminer la distribution 3D de la température dans le disque en régime périodique établi. Des modélisations numériques 3D transitoire sont également développées. Les résultats de ces modélisations ont permis d’analyser les évolutions des températures et de déduire les gradients thermiques dans l’intégralité du dispositif traité. Ces éléments sont précieux pour l’étude du comportement thermomécanique du disque de frein (contraintes, déformations, efficacité et usure). Deux modèles inverses sont développés pour déterminer les températures et les paramètres de contact au niveau de l’interface disque-plaquette (coefficient du partage de flux et résistance thermique de contact). Des mesures thermiques par thermocouples ont été effectuées à l’aide d’un dispositif monté sur un tour d’usinage. Les résultats expérimentaux sont ensuite utilisés pour la procédure d’identification des paramètres de contact.
Author: Toufik Bouache
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Category :
Languages : fr
Pages : 302
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Book Description
Le travail développé dans ce mémoire est une contribution à l’étude des transferts de chaleur dans un dispositif de freinage à disques. L’étude est effectuée par voies théorique, numérique et expérimentale. Une solution analytique est établie pour déterminer la distribution 3D de la température dans le disque en régime périodique établi. Des modélisations numériques 3D transitoire sont également développées. Les résultats de ces modélisations ont permis d’analyser les évolutions des températures et de déduire les gradients thermiques dans l’intégralité du dispositif traité. Ces éléments sont précieux pour l’étude du comportement thermomécanique du disque de frein (contraintes, déformations, efficacité et usure). Deux modèles inverses sont développés pour déterminer les températures et les paramètres de contact au niveau de l’interface disque-plaquette (coefficient du partage de flux et résistance thermique de contact). Des mesures thermiques par thermocouples ont été effectuées à l’aide d’un dispositif monté sur un tour d’usinage. Les résultats expérimentaux sont ensuite utilisés pour la procédure d’identification des paramètres de contact.
Author: Nicolas Keruzoré
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Pour l'équipementier qui développe des roues et des freins d'aéronefs, le comportement thermique de l'équipement constitue un point de design majeur intervenant dans la conception. Cette discipline est aujourd'hui au centre des efforts de progression, car le concepteur est challengé sur la diminution de la masse du système. De ce fait, les limites en températures sont plus fréquemment atteintes, ce qu'il faut désormais anticiper dès l'appel d'offre pour éviter les itérations de conception. Cependant, les conditions dans lesquelles opère le système ainsi que son comportement thermique, sont mal connus et mal maîtrisés. Le caractère prédictif des simulations numériques faites pour dimensionner la structure, dépend directement de la précision du modèle et avec laquelle sont introduites, les conditions aux limites imposées en service à la structure.Aujourd'hui Safran ne dispose pas d'outil, ni de moyen suffisamment fiable pour prédire dès la phase de pré-dimensionnement, le comportement thermique de l'ensemble Roue & Frein. Il est connu que le design du frein et de la roue ont une influence réciproque sur la cinétique thermique de l'ensemble.Savoir prédire le comportement qualitatif du produit, en réponse aux sollicitations demandées par l'avionneur, permet de faire en amont des choix technologiques dont l'impact sur la thermique sera connu. Ainsi, la conception est dé-risquée d'éventuelles itérations de design pouvant retarder de plusieurs années la certification d'un avion.L'objet de cette thèse, est de proposer des solutions pour reproduire qualitativement la thermique Roue & Frein d'un avion, en prenant en compte des paramètres physiques associés aux solutions technologiques employées. Nous illustrons également que ces outils sont aussi un moyen de connaître les conditions dans lesquelles opère le système, lorsque l'on connaît à l'avance sa réponse en température en prenant le problème de manière inverse.
Author: Ali Belhocine
Publisher: Les Éditions du Net
ISBN: 231200965X
Category : Science
Languages : fr
Pages : 149
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Book Description
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.
Author: Florent Vallet
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 170
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Book Description
Malgré l'extension de l'utilisation sur les poids lourds de freins à disques, leur fissuration en reste un problème majeur. Notre étude a pour objectif d'améliorer la compréhension de ce mode d'endommagement en précisant la contribution et les liens entre les phénomènes thermiques, mécaniques et physiques. Notre approche s'appuie donc sur des simulations numériques guidées par des données expérimentales, depuis le développement des modèles jusqu'à leur validation. L'élévation de température, gouvernant le comportement du frein, doit d'abord être étudiée. Dans ce but, l'influence des caractéristiques thermiques, de la géométrie, des échanges convectifs est analysée avant d'aborder l'étude thermique 30 transitoire. Cette étude a permis de mettre en évidence l'augmentation des températures maximales induite par la non-uniformité des conditions de contact disque/plaquette et d'en identifier et évaluer les causes : mécanismes de serrage, déformations thermiques et mécaniques globales et déformations thermoélastiques locales. L'introduction d'une évolution de ces conditions de contact, sous la forme d'une loi d'usure, permet de simuler les variations de température évaluées expérimentalement. L'étude des champs de contrainte a montré qu'ils sont gouvernés par les sollicitations d'origine thermique et que les niveaux de température élevés simulés entraînent des déformations plastiques qui, après refroidissement, génèrent les contraintes résiduelles de traction responsables de l'ouverture de fissures. L'analyse du comportement de ces fissures à l'aide d'un modèle 20 élastique linéaire a permis d'identifier le cycle de fatigue élémentaire responsable de la propagation ainsi qu'une avancée irrégulière du front de fissure résultant de la non-uniformité des conditions de contact. Cette étude a permis d'identifier l'enchaînement, supposé jusqu'alors, des phénomènes conduisant à la fissuration, et montre l'importance de la non-uniformité des conditions de contact.
Author: Anne-Lise Bulthé
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Languages : fr
Pages : 143
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Cette thèse traite de l’étude du comportement du contact disque-garniture sous sollicitations sévères de freinage rencontrées lors de freinages d’arrêt d’urgence ou de successions de freinages rapprochés avec cumul de chaleur. L’approche adoptée est multiphysique par la prise en compte des interactions entre tribologie, thermique et physicochimie, et l’étude est présentée en 4 parties. La première présente la caractérisation des matériaux étudiés (un matériau composite à matrice organique et une fonte GL) et les moyens expérimentaux utilisés. La seconde concerne la dégradation du matériau composite avec la température et l’influence de cette dégradation sur le comportement tribologique du couple de matériaux et les mécanismes physiques de frottement activés au contact. La troisième présente l’étude du comportement en freinage du contact disque-garniture sous les deux types de sollicitations sévères. Les évolutions du coefficient de frottement sont corrélées aux phénomènes de localisation thermique de surface observés par thermographie infrarouge et aux mécanismes physiques identifiés à partir d'observations et d'analyses des surfaces après freinage. La quatrième est dédiée à l’étude de l'évolution des mécanismes physiques de frottement activés pendant un freinage d’arrêt isolé à haute énergie et de leur interaction avec les phénomènes thermiques locaux et transitoires observés en surface. Des observations et des analyses de surfaces sont menées après des freinages interrompus avant l'arrêt à des instants typiques du freinage. Des observations in-situ de la piste de frottement du disque en vidéo rapide permettent d'appuyer les résultats déduits des observations post-mortem
Author: Nacim Alilat
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Languages : fr
Pages : 256
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Book Description
Ce travail porte sur l'étude du comportement thermique d'un dispositif de friction pion-disque sous les deux angles de la modélisation et de l'expérimentation. Une solution analytique originale est développée pour déterminer la distribution 3D de la température. Un modèle inverse est également développé pour déterminer les températures et flux à l'interface pion-disque. La particularité du problème réside dans la présence de l'usure de matière, notamment du pion, qui se traduit par une variation de son épaisseur. Le modèle inverse tient compte lors de ce phénomène. Le dispositif expérimental mis au point est composé d'un disque en acier, monté sur le mandrin d'un tour, et d'un pion en bronze, monté sur le porte outil du tour. Les températures sont mesurées par des thermocouples montés sur le disque sont reliés au système d'acquisition par un transmetteur à mercure. Les résultats numériques et expérimentaux sont présentés et commentés.
Author: Stéphane Panier
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Languages : fr
Pages : 240
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Book Description
La chaleur générée par frottement dans les organes de friction, comme les systèmes de freinage ou les embrayages, induit des déformations thermiques non négligeables. Ainsi, l'augmentation continue des énergies et des puissances de freinage des systèmes ferroviaires, a conduit peu à peu les disques de freins vers leurs limites d'utilisation. Les points chauds macroscopiques représentent la sollicitation thermomécanique la plus endommageante dans le cas des disques de freins, pouvant conduire à la fatigue thermique oligocyclique et/ou à une diminution des performances du système de freinage. Afin de mieux appréhender ce phénomène, une caractérisation de ces gradients thermiques est représentée. Ainsi, les points chauds macroscopiques sont des zones de températures très élevées (pouvant dépasser les 1000 degrés C) réparties de manière périodique et antisymétrique sur les faces du disque. De plus, leur nombre dépend de la longueur de contact entre le disque et les garnitures. À partir de résultats numériques et expérimentaux, il en ressort également qu'ils peuvent être associés à une déformation structurale du disque en présence d'écoulement plastique.
Author: Jens-Wolf Jaisle
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Languages : fr
Pages : 438
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Book Description
Cette thèse concerne le comportement des disques de frein sous une charge thermique, notamment l'évolution de la température et la déformation. On y examine aussi les possibilités de contrôler ce comportement. On modélise le disque dans son environnement par les différentes voies d'évacuation et d'injection de chaleur, notamment la convection, la conduction, le rayonnement et le flux de chaleur du au freinage. En ce qui concerne les voies d'évacuation de chaleur, la modélisation de la convection se révèle comme étant le problème principal car elle est liée aux conditions aérodynamiques autour du disque. On utilise une technique de subdivision de la surface du disque en attribuant des coefficients de convection différents aux sub-surfaces. La même technique est utilisée pour la modélisation du rayonnement. Le modèle est vérifié par des essais sur banc. On étudie si des modifications à la géométrie conduisent à des améliorations du comportement thermique. Pour étudier cette question, la méthode des plans d'expériences est utilisée
Author: ABDELTIF EL.. GOURARI
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Languages : fr
Pages : 180
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Book Description
APRES UNE ETUDE ET UNE CRITIQUE DES PRINCIPALES METHODES UTILISEES EN THERMIQUE, UNE METHODE ORIGINALE HYBRIDE A ETE DEVELOPPEE POUR SIMULER LE COMPORTEMENT THERMIQUE 3D TRANSITOIRE D'UN SYSTEME DE FREINAGE A DISQUE. LE PRINCIPE DE CETTE METHODE REPOSE SUR L'EMPLOI SIMULTANE DE LA TRANSFORMATION INTEGRALE DE FOURIER ET DE LA METHODE DES ELEMENTS FINIS 2D, POUR TRAITER LE DISQUE DE FREIN, ET LA METHODE DES ELEMENTS FINIS 3D POUR TRAITER LES PIECES FIXES FROTTANTES SUR LE DISQUE DE FREIN. LES PERFORMANCES DE CETTE METHODE ORIGINALE SONT NETTEMENT SUPERIEURES A CELLES DE LA METHODE DES ELEMENTS FINIS, NOTAMMENT AU NIVEAU DU TEMPS DE CALCUL. POUR PERMETTRE UNE EXPLOITATION INDUSTRIELLE EFFICACE DE LA METHODE ORIGINALE DEVELOPPEE, UN LOGICIEL SPECIFIQUE A ETE REALISE ET ENSUITE INTEGRE DANS LE CODE D'ELEMENTS FINIS MEF-MOSAIC
Author: École polytechnique (Montréal, Québec). Département de génie mécanique
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Languages : fr
Pages : 178
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