La vitrine de diffusion des mémoires et thèses de l'ÉTS
RECHERCHER

Simulation expérimentale et numérique des cycles thermiques et mécaniques subis par une culasse de moteur diesel en alliage d'aluminium

Russo, Hélyette (2016). Simulation expérimentale et numérique des cycles thermiques et mécaniques subis par une culasse de moteur diesel en alliage d'aluminium. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

[img]
Prévisualisation
PDF
Télécharger (10MB) | Prévisualisation
[img]
Prévisualisation
PDF
Télécharger (2MB) | Prévisualisation

Résumé

La réduction de consommation de carburant est un défi qui exige l’allégement des véhicules automobiles. Cela passe par le remplacement de la fonte par l’alliage A356 d’aluminium pour les culasses de moteur Diesel. Cet alliage est un candidat de choix du fait de ces bonnes propriétés de coulabilité mais des fissures apparaissent dans les pièces avant la fin de la durée de vie prévue en fatigue. Ces fissures sont dues à l’interaction du fluage avec la fatigue thermique ayant lieu dans les culasses.

Dans ce travail, un banc d’essai a été conçu afin de pouvoir tester des éprouvettes sur des cycles thermiques avec maintien à haute température. Les éprouvettes ont une géométrie particulière qui reprend celle des pontets inter-soupapes, parties les plus à risque des culasses. Plusieurs éprouvettes sont testées, avec des variations de composition de l’alliage et des variations de traitements thermiques. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que les déformations mécaniques développées dans les éprouvettes sont faibles et que leur exploitation n’est pas possible sans la connaissance du coefficient de dilatation de l’alliage.

Une simulation numérique du montage a aussi été réalisée afin de pouvoir compléter les résultats expérimentaux et envisager des améliorations. Cette dernière montre qu’en fin de chauffe d’un cycle thermique, le centre de l’éprouvette subit des déformations plastiques de compression alors que la surface est en tension élastique s’il y a un jeu dans le montage. Sans jeu, toute l’éprouvette est en compression mais la surface n’est pas sujette à des déformations plastiques.

Titre traduit

Numerical and experimental simulation of thermal and mechanical cycles suffered by an aluminium alloy diesel engine cylinder head

Résumé anglais

Reducing fuel consumption is a challenge which demands a reduction of weight of vehicles. This includes replacing cast iron with A356 aluminium alloy for Diesel engine cylinder heads. This alloy is a good candidate because of great casting properties, but cracks appear in the parts before the end of the fatigue lifetime. These cracks are due to the interaction between creep and fatigue which takes place in the cylinder heads.

In this work, a bench test is created in order to test samples on thermal cycles with a high temperature dwell time. The sample geometry is similar to an intervalve bridge, the most susceptible part for cracks in cylinder heads. Many samples are tested, with varying alloy compositions and heat treatments. Experimental results show that the mechanical strain levels reached are low and a complete analysis is not possible without knowing the alloy dilatation coefficient.

A numerical simulation of the bench test has also been performed in order to complement the experimental results and identify improvements. This simulation shows that at the end of one heating, the middle of the sample is under plastic compression and the surface is under elastic tension if there is a geometrical gap between sample and frame. If there is no such a gap, all the sample is under compression.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire, concentration génie aérospatial". Bibliographie : pages 115-117.
Mots-clés libres: Aluminium Alliages Propriétés thermomécaniques. Aluminium Alliages Traitement thermique. Aluminium Alliages Fatigue thermique. Aluminium Alliages Fluage. Aluminium Alliages Traitement thermique Modèles mathématiques. Automobiles Moteurs Culasses. Automobiles Moteurs diesel. Durée de vie (Ingénierie) A356, Moteur Diesel
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bocher, Philippe
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 17 févr. 2016 20:52
Dernière modification: 17 févr. 2016 20:52
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1622

Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt Dernière vérification avant le dépôt

Statistique

Plus de statistique...