Exercice 5 : résoudre l’analyse et afficher les résultats

Dans cet exercice, vous allez exécuter l'analyse et examiner les résultats du facteur de sécurité, de la contrainte, du déplacement, du flux de chaleur et du gradient thermique. Vous pouvez utiliser les résultats pour :

• Déterminer si le disque de frein doit produire le résultat des charges appliquées

• Identifier les zones de contrainte maximale

• Examiner les différentes options de transition de couleur sur le résultat

• Expliquer l'emplacement de la contrainte maximale

• Expliquer la distribution de température

• Animez le résultat du déplacement pour voir comment le disque change avec l’utilisation.

  

  Disque de frein prêt pour l’analyse (à gauche). Modèle de disque de frein affichant les résultats du facteur de sécurité (à droite).

Conditions préalables

• L’exercice 4 est terminé.

Étapes

1. Résolvez l’étude.

   1. Cliquez sur (espace de travail Simulation > onglet Configurer > groupe de fonctions Résoudre > Résoudre) pour ouvrir la boîte de dialogue Résoudre.
   2. Cliquez sur Résoudre pour démarrer l’analyse et fermer la boîte de dialogue Résoudre.
   3. Lorsque l’analyse est terminée, cliquez sur Fermer pour fermer la boîte de dialogue État de la tâche.

      L’onglet Résultats s’ouvre automatiquement, ce qui vous permet de visualiser les résultats.

2. Déterminez si le disque doit être élastique en raison des charges thermiques et structurelles appliquées.

   1. Examinez le résultat Facteur de sécurité, qui s’affiche initialement.

      Les contrôles de résultat Min/Max sont visibles par défaut. Si vous souhaitez les masquer, cliquez sur (espace de travail Simulation > onglet Résultats > groupe de fonctions Inspecter > Masquer min/max).

   2. Notez que le facteur de sécurité est supérieur à 2.0, ce qui indique que le disque ne sera pas élastique en raison des charges thermiques et structurelles appliquées.
   3. Notez que les facteurs de sécurité les plus faibles se produisent près des arêtes des fentes d'air servant au refroidissement à l'intérieur du disque.

      Pour mieux comprendre pourquoi le facteur de sécurité est plus bas autour des arêtes des fentes, vous allez examiner les résultats de contrainte, de distribution de température et de flux de chaleur.

      
      
      

3. Identifiez où se produit la contrainte maximale.

   1. Sélectionnez le résultat Contrainte dans le menu déroulant des résultats, près de la légende. Les contours de contrainte de von Mises s’affichent.
   2. Notez que les résultats de contrainte maximale se produisent aux mêmes emplacements que les facteurs de sécurité minimaux, avec des bandes radiales de contrainte accrue le long de la face de frottement.
      
      

4. Identifiez l’emplacement du flux de chaleur maximal et passez d’une transition de couleur lisse à une transition par bandes.

   1. Sélectionnez le résultat Flux thermique dans le menu déroulant des résultats, près de la légende.
   2. Cliquez sur Options de légende, à côté de la légende, pour ouvrir la boîte de dialogue Options de légende.
   3. Définissez la Transition de couleur sur Par bandes. Notez qu’il est plus facile de voir les bandes du flux de chaleur le plus élevé.
      
      
      
      La zone du flux de chaleur maximal correspond à la zone de contrainte maximale et au facteur de sécurité minimal. Les fentes d’air provoquent l’écoulement de chaleur de la source de chaleur vers l’arbre refroidi à l’eau, afin de se concentrer dans une section transversale réduite du matériau en fonte.

5. Utilisez le résultat du gradient thermique pour expliquer les emplacements de la contrainte maximale à l'étape 3. Des dégradés thermiques plus contrastés produisent des contraintes plus importantes en raison de la variation significative de la dilatation thermique dans une petite zone.

   1. Sélectionnez le résultat Gradient thermique dans le menu déroulant des résultats, près de la légende.
   2. Notez que les gradients thermiques les plus élevés se produisent dans les régions des fentes d’air. Le gradient thermique maximal ici est juste en dessous de 2° C par mm de distance linéaire.
   3. Notez que les contours de couleur du flux de chaleur et du gradient thermique sont essentiellement identiques, bien que les unités et les magnitudes diffèrent. Cette différence est plus apparente à l’aide de la transition de couleur Par bandes que celle du paramètre Lisse.
      
      
      
      Outre le gradient thermique, les modifications apportées à la section transversale du matériau affectent les contraintes structurelles et thermiques. Un gradient thermique donné génère plus de contraintes thermiques dans une section transversale plus importante que le même gradient dans une section transversale plus petite. Ce phénomène explique les bandes radiales de contrainte accrue le long de la face de frottement visible à l'étape 3. Chaque zone de contrainte augmentée correspond à un emplacement de nervure radial sur le côté opposé du disque. Ces observations expliquent entièrement la répartition des contraintes de von Mises observée à l’étape 3.
   4. Revenez à la transition de couleur Lisse et cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue.

6. Passez au résultat Température et essayez d’expliquer la distribution de température.

   1. Sélectionnez le résultat Température dans le menu déroulant des résultats, près de la légende.
      
      
   2. Notez que la température maximale est située sur la face de contact, où la chaleur est générée par frottement pendant le freinage, ce qui est donc attendu.
   3. Notez que la température diminue assez rapidement lorsque vous vous déplacez radialement vers l'intérieur à partir de la région de température maximale.

      La chaleur est supprimée par une combinaison de convection (sur toutes les faces exposées) et de conduction vers la température fixe inférieure au niveau de la face d'alésage du moyeu. En déplaçant radialement vers l'intérieur, les flux de chaleur convectif et conducteur sont dirigés à partir de la région de température maximale et sont additifs.

   4. Notez que la température diminue à mesure que vous vous déplacez de façon radiale vers l'extérieur, mais pas aussi rapidement.

      En vous déplaçant radialement vers l'extérieur, vous allez à l'opposé de la direction du flux de chaleur conductif. La chaleur s'écoule toujours des températures les plus élevées aux plus basses. Par conséquent, la perte de chaleur dans la région la plus extérieure du disque est purement convective. Sans le composant conducteur, la perte de chaleur est moins rapide dans cette région.

7. Animez les composants X, Y et Z individuels des résultats de déplacement à l’aide de la vitesse La plus rapide et de l’option Unidirectionnel pour visualiser le changement de taille du disque.

   1. Sélectionnez le résultat Déplacement dans le menu déroulant des résultats, près de la légende.

      Notez que le déplacement maximal du disque est supérieur à 0,3 mm et qu’il se produit au niveau du bord extérieur du diamètre de la face de la source de chaleur.

      
      
      
   2. Dans la liste déroulante des composants à côté de la légende du tracé, passez de Total à X.
   3. Cliquez sur (espace de travail Simulation > onglet Résultats > groupe de fonctions Outils de résultats > Animer) pour ouvrir la boîte de dialogue Animer.
   4. Activez l’option Unidirectionnel pour voir la croissance.
   5. Dans la liste déroulante Vitesse, choisissez La plus rapide.
   6. Cliquez sur Lire.
      
      Notez que le déplacement est principalement une croissance radiale.
   7. L’animation étant toujours en cours de lecture, basculez vers le composant Y, puis vers le composant Z.
   8. Cliquez sur OK pour fermer la boîte de dialogue Animer, lorsque vous en avez assez vu.

Résumé de l’exercice 5

Dans cet exercice, vous avez exécuté l'analyse et

• Déterminé que le disque de frein n'est pas élastiques en raison des charges appliquées
• Identifié des zones de contrainte maximale
• Examiné les différentes options de transition de couleur sur le résultat
• Expliqué l'emplacement de la contrainte maximale
• Expliqué la distribution de température
• Animé le résultat du déplacement pour voir comment le disque change avec l'utilisation.