Modélisation et simulation du comportement dynamique de la culasse d'un moteur à combustion interne en matériau choisi : AS12 UNG, Fonte GS, AS12 UNG renforcé en fibres

Table des matières

INTRODUCTION

CHAPITRE 1 : SYNTHESE DE LA LITTERATURE

1. Généralités sur les moteurs thermiques

1.1 Définition d’un moteur thermique

1.2 Histoire du moteur thermique

1.3Classification des moteurs

2. Modélisation et simulation d’un moteur diésel V8 avec le progiciel MATLAB SIMULINK

3. Etude et modélisation thermomécanique d’une bielle d’un moteur à combustion interne

4. Comportement thermo élastique d’un piston d’un moteur diésel à injection directe sous l’effet de la combustion

5. Détection des défauts et mode de réparation des blocs moteurs

CHAPITRE 2 : MODELISATIONS ET APPROCHES DE RESOLUTION

2.1 Présentation de la culasse

2.2 Modélisation et approche de résolution de la bielle

2.3 Modélisation et approche de résolution du piston

2.5 Modélisation et approche de résolution de la culasse

2.5.1 Equation thermique

2.5.2 Forme du vecteur déplacement

2.5.3 Tenseur gradient de déformations infinitésimales

2.5.4 Equation de Navier

2.5.5 Conditions limites sur les déplacements

2.5.6 Contraintes de Cauchy

2.5.7 Conditions limites sur les contraintes

2.5.8 Récapitulatif

2.5.9 Critère de Tresca

2.6 Méthodes et outils

2.6.1 Méthodes

2.6.2 Outils

CHAPITRE 3 : RESULTATS ET DISCUSSIONS

3.1 Résultats

3.1.1 Courbes et tableaux de température

3.1.2 Courbes de déplacement

3.1.3 Courbes de déformation

3.1.4 Courbes de contraintes

3.1.5 Vérification du critère de Tresca

Objectifs et thèmes de recherche

Cette étude a pour principal objectif de modéliser et de simuler le comportement dynamique d'une culasse de moteur à combustion interne afin d'optimiser le choix des matériaux entre l'alliage d'aluminium AS12 UNG et la fonte GS sous l'effet des charges thermomécaniques.

• Analyse bibliographique des composants des moteurs thermiques et de leur modélisation.
• Étude de l'élasticité linéaire tridimensionnelle et résolution analytique des équations thermiques.
• Application numérique à l'aide du logiciel MAPLE pour évaluer les températures, déplacements et déformations.
• Comparaison des performances mécaniques de différents matériaux (AS12 UNG, AS12 UNG renforcé par fibres et Fonte GS).
• Vérification de la stabilité de la culasse en s'appuyant sur le critère de Tresca.

Extrait du livre

Résumé des chapitres

CHAPITRE 1 : SYNTHESE DE LA LITTERATURE : Ce chapitre présente une vue d'ensemble des moteurs thermiques, de leur historique, de leur classification ainsi que des travaux antérieurs portant sur la modélisation des différents organes comme la bielle et le piston.

CHAPITRE 2 : MODELISATIONS ET APPROCHES DE RESOLUTION : Cette partie expose la démarche théorique et mathématique, incluant la présentation géométrique de la culasse, les équations de la dynamique, de la thermique et de Navier, ainsi que l'application des conditions aux limites.

CHAPITRE 3 : RESULTATS ET DISCUSSIONS : Ce dernier chapitre détaille l'exploitation des courbes obtenues via le logiciel Maple, analysant les variations de température, les déplacements, les déformations et les contraintes, tout en validant la résistance des matériaux par le critère de Tresca.

Mots-clés

Modélisation, simulation, culasse, moteur à combustion interne, comportement dynamique, thermoélasticité, alliage d'aluminium, fonte GS, élasticité linéaire, contraintes thermomécaniques, équation de Navier, critère de Tresca

Foire aux questions

Quel est le sujet principal de ce mémoire de recherche ?

Le travail porte sur la modélisation et la simulation du comportement dynamique et thermomécanique de la culasse d'un moteur à combustion interne.

Quels sont les composants et les thématiques abordés ?

L'étude aborde les principes des moteurs thermiques, la résistance des matériaux, les transferts thermiques, l'élasticité linéaire tridimensionnelle et l'analyse par simulation numérique.

Quelle est la principale question ou l'objectif recherché ?

L'objectif est de maîtriser le comportement dynamique de la culasse et d'aider à choisir le matériau le mieux adapté (aluminium ou fonte) en fonction des contraintes et des déplacements.

Quelles méthodes scientifiques sont employées ?

Le travail combine des approches analytiques issues de la mécanique des milieux continus (MMC) et des méthodes numériques s'appuyant sur l'utilisation du logiciel de calcul Maple.

Que traite le corps principal du document ?

Le corps principal développe la synthèse bibliographique, la mise en équation mathématique du système (thermique, déplacement, déformation, contraintes de Cauchy) et la discussion des résultats graphiques.

Quels mots-clés caractérisent le mieux cette recherche ?

Les mots-clés principaux incluent la modélisation, la simulation, la culasse, les matériaux composites et le comportement thermoélastique.

Comment la culasse est-elle modélisée géométriquement dans l'étude ?

La culasse est modélisée sous la forme d'un parallélépipède rectangle, simulant l'action de la pression maximale de combustion sur sa face interne et de la pression atmosphérique sur sa face externe.

Quels types de matériaux sont comparés pour la fabrication de la culasse ?

L'étude compare l'alliage d'aluminium AS12 UNG, cet même alliage renforcé par des fibres, et la fonte GS (fonte graphite sphéroïdale).

Quel critère est utilisé pour valider la stabilité mécanique de la culasse ?

Il s'agit du critère de Tresca, qui permet de vérifier si les contraintes maximales calculées respectent les limites élastiques du matériau choisi.

Quelle conclusion générale les auteurs tirent-ils sur les matériaux ?

Il en ressort que la fonte GS présente une meilleure inertie thermique et des déformations plus faibles, tandis que d'autres matériaux offrent des comportements spécifiques face aux sollicitations globales.