Vers la fiabilisation d'un train de suspension automobile : études statique, vibratoire et tenue en fatigue

Towards the reliability of a car suspension : static, vibration and fatigue life investigations

• Auteur / Autrice : Caroline Demoucron
• Direction : Saïd Hariri, Stéphane Panier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 05/12/2008
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord). Département Technologie des Polymères et Composites et Ingénierie Mécanique (2005-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Viscoélasticité

Propriétés mécaniques

Élastomères

Automobiles -- Matériaux -- Fatigue

Méthode des éléments finis

Simulation par ordinateur

Vibrations

Automobiles -- Ressorts et suspension

Mots clés libres

Hyperélasticité

Résumé

Ce travail aborde la fiabilisation d'un train de suspension automobile à travers les aspects « comportement statique », « comportement vibratoire » et « tenue en fatigue ». La modélisation des comportements statique et dynamique est d'abord réalisée par éléments finis. Les matériaux utilisés (aciers. élastomères) sont caractérisés expérimentalement et les paramètres nécessaires aux lois de comportement sont identifiés. Un premier sous-système comprenant le ressort et ses appuis est étudié numériquement et expérimentalement. La confrontation des résultats obtenus montre la robustesse du modèle. Un modèle de train de suspension automobile complet est ensuite réalisé et a permis d'étudier l'impact de différents éléments sur les principales prestations du train de suspension. Il est ainsi possible d'affiner la modélisation des éléments en fonction de leur influence. Une dernière partie s'intéresse à la tenue en fatigue des principaux éléments étudiés de la suspension (ressort et barre stabilisatrice). Deux démarches numériques de détermination des durées de vie sont utilisées et leurs solutions sont comparées aux résultats expérimentaux. On montre que, pour un chargement sinusoïdal à amplitude constante, les deux démarches numériques aboutissent à des résultats très proches entre eux et semblables à ceux des essais. Les chargements complexes sont abordés par l'établissement de chargements équivalents simples. Cette dernière démarche est appliquée à l'étude d'une barre stabilisatrice.

This study deals with the reliability of a car suspension through three aspects namely "static behaviour", "dynamic behaviour" and "life". The static and dynamic behaviours are at first modelled by using finite element method. The behaviour laws of the materials used (steel, elastomer) are experimentally identified. A first subsystem including a spring with its seats is numerically and experimentally studied. A comparison between these results underlines the efficiency of the computational modelling. Then a full car suspension model is created and enables the analysis of the suspension performances with respect to various parameters to be carried out. The last chapter is dedicated to the fatigue life of the main studied elements of the suspension (spring and stabilizer bar). Two numerical processes are used and are compared to experimental results. It is shown that for a sinusoidalload with constant amplitude, both methods yield very close results which are also quite similar to experimental ones. An equivalence between complex random loading and simple constant amplitude loading is investigated through an application to a stabilizer bar.