Modélisation de l’endommagement d’un moteur diesel à taux de compression variable

Les matériaux subissent diverses charges thermomécaniques pouvant entraîner des ruptures fragiles ou ductiles, notamment dans les moteurs, où des composants tels que la culasse et le piston sont exposés à des contraintes importantes. Cette étude se concentre sur l’analyse de l’endommagement à travers les déformations et contraintes thermiques en régime permanent, modélisées par les équations de Lagrange et de Laplace. La méthode de Navier a été utilisée pour résoudre l’équation de Lagrange, et la séparation de variables pour l’équation de Laplace, avec un programme MATLAB pour les calculs. Les résultats montrent que la température a une influence négligeable sur la déformation. En analysant la culasse avec des conditions de deuxième espèce, une déformation non nulle a été observée aux limites, contrairement à la majorité des travaux antérieurs. Une étude complémentaire sous COMSOL Multiphysics a généré des résultats similaires pour les déformations et les contraintes de Von Mises après modélisation du modèle physique avec des conditions limites de première espèce. Une vérification des solutions analytiques a été réalisée en comparant les résultats obtenus par les méthodes de Navier, d’intégration mathématique et de simulation numérique sous COMSOL. Pour la culasse en AlSi12Cu, la déformation obtenue est respectivement de 6,902×10−5 m à un taux de compression de 13,5 et 10,85×10−5 à un taux de compression de 18, selon la méthode de Navier. Les résultats de COMSOL et de la méthode d’intégration mathématique montrent des déformations similaires, la méthode d’intégration se rapprochant davantage de la solution de Navier validée par les données de référence de Timoshenko et Woinowsky-Krieger (1959). Une analyse du paramètre d’endommagement en fonction du matériau a révélé que la fonte GS 400-18 présente une meilleure résistance à l’endommagement que les alliages d’aluminium AlSi12Cu et AlSi9Cu3. Les valeurs du paramètre d’endommagement pour la culasse en AlSi12Cu sont respectivement de 0,0589 et 0,0926 à des taux de compression de 13,5 et 18, tandis que pour AlSi9Cu3, elles sont de 0,0736 et 0,1157. En fonte GS 400-18, ces valeurs sont plus faibles (0,0442 et 0,0694). [...]