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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
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Abstract

Cet article porte sur la modélisation des culasses aluminium de moteurs diesel HDI en vue de prédire leur tenue en fatigue polycyclique. 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'importantes contraintes 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 de modéliser les courbes de refroidissement. Une fois l'histoire thermique de la culasse modélisée, un calcul mécanique élastoplastique permet de déterminer 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

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References

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