Étude expérimentale et numérique du vieillissement d'un alliage d'aluminium : application aux culasses automobiles

par Éric Nicouleau-Bourles

Thèse de doctorat en Science et Génie des Matériaux

Sous la direction de Georges Cailletaud.

Soutenue en 1999

à l'ENSMP .


  • Résumé

    La fabrication des culasses automobiles en alliage d'aluminium à de nombreux avantages (légèreté, coulabilité, propriétés thermiques). En revanche, la grande sensibilité du matériau vis-a-vis de la température fait que ses propriétés mécaniques peuvent rapidement s'effondrer après un court passage à haute température : le matériau vieillit. Dans le but de prévoir par le calcul la durée de vie des culasses, il est nécessaire d’étudier le comportement et la durée de vie du matériau (l'as7u3g) sur une grande gamme de températures et de prendre en compte le vieillissement dans le calcul de la durée de vie (nécessité de connaître l'histoire thermique du matériau). Il est apparu au cours de cette étude que le mécanisme du vieillissement est thermiquement active et pilote par la température maximale. Le matériau garde en mémoire l'effet d'un passage à la plus haute température, se manifestant par un vieillissement accéléré et plus important. Ce vieillissement est modélisé de façon phénoménologique au travers d'une variable interne ajoutée dans un modèle d'élastoviscoplasticité cyclique (de type chaboche). Le modèle est identifie et valide sur des essais isothermes et anisothermes. Les essais anisothermes ont été réalisés à partir d'un montage original de type 3 barres ne nécessitant pas de machine hydraulique asservie et ou le cycle de température induit le cyclage mécanique. Un modèle d'endommagement est ensuite identifie pour prévoir la durée de vie de l'alliage. Enfin, à partir des modèles précédents, on effectue a l'aide du code zebulon, des calculs par éléments finis sur une culasse (une demi culasse comportant environ 100 000 ddl). Pour réaliser de tels calculs sur plusieurs cycles, on a recours au calcul parallèle. . . .


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Informations

  • Détails : 1 vol. (156 p)
  • Annexes : Bibliogr. p. [151-155], 67 réf.

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  • Cote : EMP 148.067 CCL.TH. 962
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