Exercice 4 : appliquer les charges

Dans cet exercice, vous allez appliquer une combinaison de charges thermiques et structurelles au disque de frein. Vous allez

• Appliquer une pression à la face de l'alésage du moyeu pour représenter la charge mécanique causée par une interférence (ajustement à retrait) entre l'arbre et le disque.

• Ajouter une température appliquée à la même face d'alésage du moyeu. Cette face est en contact avec un arbre refroidi à l'eau et, par conséquent, présente une température bien maintenue.

• Appliquez une source de chaleur à la face de contact pour représenter la chaleur générée par le frottement pendant le freinage.

• Appliquez une charge de convection à toutes les faces exposées à l'air ambiant, à l'exception de la face de contact.

  Cette hypothèse est conservatrice, car elle ne tient pas compte du refroidissement de l’air qui se produit sur la partie de la face de frottement qui n’est pas couverte par la plaquette de frein.

  

  Disque de frein sans charges (à gauche) et avec charges thermiques et structurelles (à droite).

Conditions préalables

• L’exercice 3 est terminé.

Étapes

1. Appliquez une charge structurelle de 13,8 MPa à la face de l’alésage du moyeu.

   

   1. Sélectionnez (espace de travail Simulation > onglet Configurer > groupe de fonctions Charges > Charges structurelles) pour ouvrir la boîte de dialogue Charges structurelles.
   2. Dans la boîte de dialogue Charges structurelles, définissez le type sur Pression.
   3. Sélectionnez la face de l’alésage au centre du moyeu du disque.
      
      
   4. Définissez la magnitude sur 13,8 MPa.
   5. Cliquez sur OK pour accepter la commande et fermer la boîte de dialogue.

2. Ajoutez une charge thermique de 38 °C à la même face de l’alésage du moyeu.

   1. Sélectionnez (espace de travail Simulation > onglet Configurer > groupe de fonctions Charges > Charges thermiques) pour ouvrir la boîte de dialogue Charges thermiques.
   2. Dans la boîte de dialogue Charges thermiques, définissez le type sur Température appliquée.
   3. Cliquez sur la face de l’alésage du moyeu au centre du disque pour le sélectionner en tant que face.
   4. Définissez la valeur de température sur 38 °C.
      
      
   5. Cliquez sur OK pour accepter la commande et fermer la boîte de dialogue Charges thermiques.

3. Appliquez une source thermique de 36 500 W/(m^2 K) à la face de contact, par unité de surface.

   1. Sélectionnez (espace de travail Simulation > onglet Configurer > groupe de fonctions Charges > Charges thermiques) pour ouvrir la boîte de dialogue Charges structurelles.
   2. Dans la boîte de dialogue Charges thermiques, définissez le type sur Source thermique.
   3. Sélectionnez la face du disque enclenché par le frein.
      
      
   4. Dans la boîte de dialogue Charges thermiques, activez l’option Unité de surface. Vous spécifiez la source thermique par unité de surface, plutôt que l’entrée de chaleur totale.
   5. Cliquez sur Modifier les unités de chaleur et sélectionnez W/m^2 dans la liste déroulante adjacente.
   6. Définissez la valeur de la source de chaleur sur 36 500 W/(m^2 K). Cette valeur représente l’apport de chaleur moyen dans le temps pour plusieurs cycles de démarrage/fonctionnement/arrêt.
   7. Cliquez sur OK pour accepter les commandes et fermer la boîte de dialogue.

4. Appliquez une charge de convection à toutes les faces exposées à l’air ambiant, à l’exception de la face de contact. Commencez par sélectionner toutes les faces du disque de frein et choisissez Convection dans la boîte de dialogue Charges thermiques. Désélectionnez ensuite les faces exemptées.

   1. Cliquez sur (espace de travail Simulation > onglet Configurer > groupe de fonctions Sélectionner > Filtres de sélection) et vérifiez que l’option Sélectionner dans est activée. Si ce n’est pas le cas, cochez la case pour l’activer.

      Remarque : cette option doit être activée pour que vous puissiez sélectionner les faces situées à l’arrière et masquées dans l’affichage.

   2. Cliquez sur (espace de travail Simulation > onglet Configurer > groupe de fonctions Charges > Charges thermiques) pour ouvrir la boîte de dialogue Charges thermiques.
   3. Dans la boîte de dialogue Charges thermiques, définissez le type sur Convection.
   4. Cliquez et faites glisser la souris pour dessiner une fenêtre de sélection entourant l’intégralité du modèle de disque. La boîte de dialogue Charges thermiques doit indiquer que 93 faces sont sélectionnées.

      Remarque : la face de l’alésage du moyeu est automatiquement exclue du jeu de sélection, car elle est déjà soumise à une charge thermique.

      
      
      
   5. Désélectionnez les faces qui ne sont pas en contact avec l’air. N’oubliez pas que les plans de symétrie représentent une coupe à travers des portions solides du modèle complet :
      • Face de contact du frein (où la source de chaleur a été appliquée).
      • Deux faces sur le plan de symétrie XZ.
      • Deux faces sur le plan de symétrie YZ.
      • Huit faces sur le plan de symétrie XY.

      La boîte de dialogue Charges thermiques doit désormais indiquer que 80 faces sont sélectionnées.

      

5. Appliquez une convection de 190 W/(m^2 K) aux 80 faces restantes, à une température ambiante de 25 °C.

   1. Dans la boîte de dialogue Charges thermiques, définissez la valeur de convection sur 190 W/(m^2 K).

      Cette valeur tient compte de la rotation du disque, qui augmente la vitesse de l’air s’écoulant sur et à travers le disque. La valeur est nettement supérieure à ce qui serait raisonnable pour la convection naturelle uniquement due à la flottabilité.

   2. Définissez la valeur de température sur 25 °C.
      
      
   3. Cliquez sur OK pour appliquer les commandes et fermer la boîte de dialogue.
   4. Cliquez sur Début pour restaurer la vue isométrique par défaut du modèle.

Résumé de l’exercice 4

Dans cet exercice, vous avez

• Appliqué une pression à la face de l'alésage du moyeu pour représenter la charge mécanique causée par une interférence (ajustement de retrait) entre l'arbre et le disque.
• Ajouté une température appliquée à la même face d'alésage de moyeu, en contact avec un arbre refroidi à l'eau.
• Appliquez une source de chaleur à la face de contact pour représenter la chaleur générée par le frottement pendant le freinage.
• Appliqué une charge de convection à toutes les faces exposées à l'air ambiant, à l'exception de la face de contact du.