Spectres de chargement pour le dimensionnement à la fatigue d’un véhicule automobile : identification, analyse et modélisation

Loading spectra for automotive parts fatigue life assessment : identification, analysis and modelling

• Auteur / Autrice : Enora Bellec
• Direction : Cédric Doudard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Soutenance le 01/06/2023
• Etablissement(s) : Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et le numérique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme (Bretagne ; 2016-....) - Institut de Recherche Dupuy de Lôme
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Stellantis
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Pommier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gwenaëlle Le Corre, Franck Lecuyer, Fabien Szmytka, Sylvain Calloch, Sylvain Moyne, Matteo Luca Facchinetti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andrei Constantinescu, Emmanuel Pagnacco

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Mécanique de l'endommagement (milieux continus)

Matériaux -- Fatigue

Plan d'expérience

Mesure

Vibrations aléatoires

Contraintes (mécanique)

Prévision

Durée de vie (ingénierie)

Automobiles -- Châssis

Mots clés libres

Automobile

Chargement multi-entrées

Chargement à amplitude variable

Chargement aléatoire

Spectre de chargement

Automotive

Multi-input loading

Variable amplitude loading

Random loading

Load spectra

Résumé

Les constructeurs automobiles se doivent d’assurer la fiabilité de l’ensemble des pièces de la liaison au sol sur toute la durée de vie du véhicule. Cependant, aucun cadre normatif global n’existe pour le dimensionnement de ces pièces. Ils doivent donc se baser sur leur expérience. Il est nécessaire pour tout protocole de dimensionnement de maîtriser précisément les chargements vus par les pièces. La sollicitation perçue par la liaison au sol est d’autant plus complexe à considérer qu’elle est à amplitude variable (suivant les situations de vie rencontrées) et multi-entrées (chargements perçus à chaque roue simultanément). Pour le dimensionnement à la fatigue, les sollicitations perçues aux roues sont modélisées comme la somme des chargements issus des manoeuvres, dits Driven Road, et de ceux induits par les aléas de la route, dits Random Road. Un processus de validation de cette partition est illustré à partir de mesures réelles. Il tire parti des particularités de chaque type de chargement, corrélation temporelle et caractéristiques fréquentielles, pour prendre en compte le caractère multi-entrées de la sollicitation. Ce modèle apporte au constructeur des éléments supplémentaires pour caractériser les chargements.

Car manufacturers are responsible for ensuring the reliability of all chassis components throughout the life of the vehicle. Nevertheless, no global standard framework exists. Therefore, they must rely on their own experience. For any design protocol, it is imperative to precisely define the loads seen by the parts. The load measures by the chassis system is even more complex to assess as it faces variable amplitude (depending on the life situations encountered) and multi-input load case (loads perceived at each wheel simultaneously). For fatigue design, the loads measured at the wheels are modelled as the sum of the ones induced by the manoeuvers, called Driven Road, and the ones induced by the road conditions, called Random Road. A validation process of the partition is illustrated using real time series. It benefits from the particularities of each loading type, time correlation and frequency characteristics, to consider the multi-input character of the load case. This model provides the manufacturer with additional elements to characterise the loadings.