Modélisation numérique du comportement thermique d’un disque de frein

Abstract

La température est un paramètre important dans l’étude et l’interprétation du comportement thermomécanique d’un dispositif de freinage. En effet, l’affaiblissement du coefficient d’adhérence ou le grippage, prenant lieu entre les deux antagonistes patin-disque, dépendent fortement des niveaux de température atteints à la surface de contact, des gradients de températures, et de leurs variations au cours de l’opération de freinage. Dans le présent travail, nous présentons une modélisation numérique tridimensionnelle du comportement thermique d’un disque de frein ventilé. Le frein faisant l’objet de cette etude est un système à antiblocage ‘Anti lock-braking System : ABS’. Afin de tenir compte du chargement thermomécanique mobile au niveau du contact patin-disque, une technique de conditions aux limites glissantes a été développée. Les résultats sont présentés sous forme de cartographies donnant l’évolution des champs de températures dans différents plans r-θ ?et r-z en fonction du temps, et ce pour différents scénarios de freinage.

Temperature is an important parameter in the design and interpretation of the thermomechanical behaviour of braking systems. The frictional heat generated on the diskpad interface induces high temperature which can cause disk brake fade phenomena, local scoring, thermal cracking and thermo elastic instabilities. In this study we present a thermomechanical modelling of an automotive braking system. For this purpose, a three dimensional simulation thermal model for a ventilated brake-disk of an Anti lock-Braking System (ABS) is conducted in instationary state in different operating conditions. Sliding boundary conditions techniques were developed to consider the effects of the thermomechanical load source (the pad) motion with a decelerated speed. The numerical results were presented in the form of cartographies showing the temperature fields versus time in the r-θ s?and r-z planes for different braking scenarios.

Keywords:

• disque de frein
• champ de température
• chaleur de frottement
• conduction instationnaire
• condition limite glissante
• volumes finis
• simulation numérique

KEYWORDS:

• disc brake
• temperature field
• frictional heat
• transient conduction
• sliding boundary condition
• finite volume
• numerical simulation