Hostname: page-component-78c5997874-dh8gc Total loading time: 0 Render date: 2024-11-18T21:21:08.592Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Prise en compte des contraintes résiduelles de traitement thermique dans la prédiction de la tenue en service des culasses en aluminium

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2005

François Comte ,
T. Mac Lan Nguyen-Tajan ,
Nicolas Morin ,
Habibou Maitournam  and
Ziad Moumni
François Comte
Affiliation:
PSA Peugeot Citroën, Direction de la Recherche et de l'Innovation, route de Gisy, 78943 Vélizy Villacoublay, France Laboratoire de Mécanique des Solides, CNRS UMR 7649, Dpt. de Mécanique, École polytechnique, 91128 Palaiseau, France UME/ENSTA, Chemin de la Hunière, 91761 Palaiseau, France
T. Mac Lan Nguyen-Tajan
Affiliation:
PSA Peugeot Citroën, Direction de la Recherche et de l'Innovation, route de Gisy, 78943 Vélizy Villacoublay, France
Nicolas Morin
Affiliation:
PSA Peugeot Citroën, Direction de la Recherche et de l'Innovation, route de Gisy, 78943 Vélizy Villacoublay, France
Habibou Maitournam
Affiliation:
Laboratoire de Mécanique des Solides, CNRS UMR 7649, Dpt. de Mécanique, École polytechnique, 91128 Palaiseau, France
Ziad Moumni
Affiliation:
UME/ENSTA, Chemin de la Hunière, 91761 Palaiseau, France
Get access

Abstract

Cet article porte sur la modélisation des culasses aluminium de moteurs diesel HDI en vue de prédire leur tenue en fatiguepolycyclique. Celles-ci, avant d'être frettées, serrées sur le bloc moteur et utilisées en service, subissent un traitement thermique (trempe et revenu) afin d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Lors de ce procédé d'importantescontraintes résiduelles sont générées. Leur modélisation est nécessaire pour obtenir des résultats numériques prédictifs. Une première difficulté vient de la modélisation des échanges thermiques. Pour cela, le choix d'une fonction analytique simple pour le coefficient d'échange H = f(Tparoi), suivi de l'optimisation des différents paramètres, a permis demodéliser les courbes de refroidissement. Une fois l'histoire thermique de la culasse modélisée, un calcul mécanique élastoplastique permet dedéterminer les contraintes résiduelles. Celles-ci, fortement de traction dans la zone à risque, sont défavorables à la tenue à la fatigue polycyclique de la pièce dans le cas de la trempe à l'eau. La prise en compte de l'état résiduel de fin de traitement thermique dans la filière de dimensionnement à la fatigue polycyclique permet alors de caractériser les zones à risque expérimentalement observées.

Keywords

Residual stressesquenchingaluminumhigh cycle fatiguenumerical modelingcylinder headContraintes résiduellestrempealuminiumfatigue polycycliquemodélisation numériqueculasse
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 6 , Issue 3: Congrès Français de Méecanique : de l'AUM à l'AFM , May 2005 , pp. 343 - 348
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2005

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Auburtin, P., Morin, N., Simulation thermomécanique du traitement thermique des culasses en aluminium, Mécanique & Industries 4 (2003) 319–325 CrossRef
H.M. Tensi, A. Stich, G.E. Totten, Applying fundamentals – fundamentals of quenching, INIST CNRS, 1999
Chen, S.G., Weng, C., Lin, J., Inverse estimation of transient temperature distribution in the end quenching test, J. Mat. Proc. Tech. 86 (1999) 257–263 CrossRef
Smith, D.E., Optimisation-based inverse heat transfert analysis for salt quenching of automotive components, Int. J. Vehicule Design 25(1/2) (2001) 23–39 CrossRef
M. Ehlers, H. Müller, D. Löhe, Simulation of stresses and residual stresses due to immersion cooling of tempering steel, T. Ericsson, M. Odén, A. Andersson (ed.), The Fifth International Conference on Residual Stresses, Linköping, Sweden, 1997, vol. 1, pp. 400–405
R. Jeschar, E. Specht, C. Köhler, Heat transfert during cooling of heated metallic objects with evaporating liquids, H.M. Tensi, B. Liscic, W. Luty (ed.), Theory and Technology of Quenching, Springer-Verlag, 1992, pp. 73–92
Ballard, P., Dang Van, K., Deperrois, A., Papadopoulos, Y.V., High cycle fatigue and a finite element analysis, Fatigue Fract. Engrg. Mater. Struct. 18(3) (1995) 397–411 CrossRef
F. Comte, P. Burry, H. Maitournam, T.M.L. Nguyen-Tajan, Sur une méthode directe de détermination de réponse transitoire : application à un problème thermomécanique, in Actes du septième colloque national en calcul de structures, Giens, 2005, à paraître