Comportement thermique et caractérisation des échanges interfaciaux d’un frein à disque par approches théorique et expérimentale

Thermal behaviour and characterization of interfacial exchanges in a disk-brake by theoretical and experimental approaches

• Auteur / Autrice : Toufik Bouache
• Direction : Najib Laraqi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 10

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tribologie (technologie)

Frottement

Transfert de chaleur

Propriétés thermiques

Freins

Résumé

Le travail développé dans ce mémoire est une contribution à l’étude des transferts de chaleur dans un dispositif de freinage à disques. L’étude est effectuée par voies théorique, numérique et expérimentale. Une solution analytique est établie pour déterminer la distribution 3D de la température dans le disque en régime périodique établi. Des modélisations numériques 3D transitoire sont également développées. Les résultats de ces modélisations ont permis d’analyser les évolutions des températures et de déduire les gradients thermiques dans l’intégralité du dispositif traité. Ces éléments sont précieux pour l’étude du comportement thermomécanique du disque de frein (contraintes, déformations, efficacité et usure). Deux modèles inverses sont développés pour déterminer les températures et les paramètres de contact au niveau de l’interface disque-plaquette (coefficient du partage de flux et résistance thermique de contact). Des mesures thermiques par thermocouples ont été effectuées à l’aide d’un dispositif monté sur un tour d’usinage. Les résultats expérimentaux sont ensuite utilisés pour la procédure d’identification des paramètres de contact.

The work developed in this thesis contributes to the knowledge of the thermal behaviour of a disc–brake system. The problem is studied from three different approaches: analytical, numerical and experimental. An analytical solution has been developed to determine the 3D steady temperature distribution in the disc. Three-dimensional numerical simulations of the transient state have also been performed. The results enable us to analyze the evolution of temperatures and to deduce from them the thermal gradients. These gradients are fundamental for the study of the thermomechanical behaviour of the system (constraints, deformations, effectiveness and wear). Two inverse models are developed to determine the temperatures and the contact parameters at disc-brake pad interface (local heat partition coefficient and thermal contact resistance). Measurements by thermocouples were taken using an experimental device mounted on a lathe. The experimental results are then used for the procedure of contact parameters estimation.