OPTIMISATION DU COUSSINET DE BIELLE: CARACTERISATIONS, SIMULATIONS ET MISE EN FORME - Université Savoie Mont Blanc Access content directly
Theses Year : 1997

CRANK BEARING OPTIMISATION: CHARACTERISATIONS, SIMULATIONS AND FORMING

OPTIMISATION DU COUSSINET DE BIELLE: CARACTERISATIONS, SIMULATIONS ET MISE EN FORME

Philippe Saffré

Abstract

Crank bearings are present in all car internal combustion engines. Apart from the generation of a torque on the crankshaft due to the strain applied on the latter, the crank has to ensure the smooth running of its articulations with the piston and the crankshaft. To guarantee this last function, we therefore use bearings. The kind of bearing used for this investigation has an aluminum-tin alloy plating on a steel foil. The main questions which manufacturers have to solve include the following : - knowledge of the bearing antifriction material's thermo mechanical characteristics ; - knowledge of the factors at work during the bearing forming process ; - validity of length measurement controls, particularly the importance of the margin of error caused by the bearing's friction in its test seating. Thus, initially and also taking into account the multiphase aspect of the material, we studied the different homogenization techniques associated with this kind of material. To answer this question as accurately as possible, we developed a four phase model. The validity of these models has been tested by experimental comparison with different types of specimens and across a range of temperatures. Armed with this knowledge of thermo mechanical properties, we then undertook the study of the bearing's friction in its sealing and in particular the effect of this phenomenon on the developed length bearing control operation. A calculation/measurement correlation enabled us lo identify what friction coefficient values needed to be consider. Knowing the characteristics of the materials and the friction coefficient of the bearing/steel seating, we were finally able to study the forming of the bearing itself. A numerical simulation of the different stages in the forming process was developed with the help of the SYSTUS software program. A simplified model of RDM type was used in order to confirm orders of size obtained by the code. To conclude, the calculation/test comparison is proving very satisfactory in each of the experimental tests we carried out.
Les coussinets de bielles sont présents clans tous les moteurs thermiques a combustion interne de véhicules automobiles. Outre la génération d'un couple sur le vilebrequin dû a !'effort qu'elle applique sur ce dernier, la bielle doit aussi garantir le bon fonctionnement de ses articulations avec le piston et avec le vilebrequin. Pour assurer cette dernière fonction, on utilise précisément des coussinets. Le type de coussinet ayant servi a cette étude possède un revêtement en alliage d'aluminium-étain plaqué sur un feuillard d'acier. Les principales questions que se pose l'industriel concernent les points suivants: - la connaissance des caractéristiques thermomécaniques du matériau antifriction du coussinet ; - la connaissance des facteurs influents !ors de l’opération de mise en forme du coussinet ; - la validité des contrôles de mesure de longueur, en particulier l'importance de l'erreur induite par le frottement du coussinet clans son logement de contrôle. Ainsi dans une première partie et compte tenu de l'aspect multiphase du matériau, nous avons étudié les différentes techniques d'homogénéisation relatives a ce type de matériau. Pour répondre le plus fidèlement à la question posée, nous avons aussi développé un modèle a quatre phases. Ces modèles ont été validés par confrontation avec des essais sur différentes familles d'éprouvettes et sur toute une gamme de températures. Fort de cette connaissance des propriétés thermomécaniques, nous avons abordé, dans une seconde partie, l'étude du frottement du coussinet dans son logement et plus particulièrement l'effet de ce phénomène sur l'opération de contrôle de longueur développée du coussinet. Une corrélation calcul/mesure nous a permis d'identifier les valeurs des coefficients de friction a considérer. Connaissant les caractéristiques des matériaux et le coefficient de frottement coussinet/logement en acier, nous avons pu. dans une dernière partie, étudier la mise en forme du coussinet lui-même. Une simulation numérique des différentes étapes de la mise en forme a été réalisée a l'aide du logiciel SYSTUS. Un modèle simplifié de type RDM a été employé pour confirmer les ordres de grandeur obtenus par le code. In fine, la comparaison calcul expérience s’avère tout a fait satisfaisante pour chacun des contrôles expérimentaux que nous avons réalisés.
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Dates and versions

tel-01907099 , version 1 (28-10-2018)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01907099 , version 1

Cite

Philippe Saffré. OPTIMISATION DU COUSSINET DE BIELLE: CARACTERISATIONS, SIMULATIONS ET MISE EN FORME. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Université de Savoie, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01907099⟩
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