Note publique d'information : Face à la demande de la clientèle, les industriels deviennent sensibles au dimensionnement
dynamique de leurs produits, et devant l'intégration croissante des composants, il
est même question d'optimisation des comportements dynamiques de chacun de ces éléments.
Parmi ces phénomènes sensibilisants, figurent les problèmes de bruit de freinage des
véhicules roulants qui nuisent au confort acoustique et vibratoire des utilisateurs,
et parfois même à leur sécurité. Le broutement des poids lourds, par exemple, illustre
la globalité du problème puisqu'il fait intervenir les caractéristiques dynamiques
de tout le train avant, même si la source du phénomène est localisée sur le frein.
Ce comportement global est d'autant plus difficile à aborder qu'il dépend de l'architecture
du véhicule. C'est pourquoi la modélisation s'est orientée vers une phènomènologie
structurale. La théorie, le sprag-slip, s'appuie sur les couplages dynamiques induits
par l'arc-boutement. Il est possible de l'implanter aussi bien sur une géometrie de
frein à tambour, que de frein à disque. Enfin, elle est capable de rendre compte de
la sensibilité de l'instabilité qu'elle génère vis a vis des données structurales
du véhicule. Une modélisation du train avant complet est proposée, sur la base d'une
méthode modale, combinée au sprag-slip. Une approche linéaire autorise des études
fréquentielles qui permettent d'evaluer le risque de broutement en fonction des paramètres
de conception du frein. Une étude experimentale permet de confronter les résultats
de calcul a la réalité, et met en évidence une stabilisation du système par des effets
non-linéaires. Le formalisme des bond-graphs utilisé dans cette etude permet d'introduire
aisément ces effets et d'en constater les effets sur des simulations temporelles.
Il est ensuite proposé une approche théorique en non-linéaire afin de prédire, dans
le cas d'instabilités, l'amplitude des cycles stationnaires stables, qui définissent
la gravité de la situation. Le contexte industriel a amené finalement au développement
d'outils informatiques spécifiques. Ils entrent maintenant dans une démarche de conception
des trains avant.
Note publique d'information : Facing the customers'requests, manufactures become sensitive to the dynamic design
of their products. And moreover the increasing integration of the components induces
to consider the optimisation of all elements. Brakes noises, which are prejudicial
to the users'acoustic and vibratory comfort, and even sometimes to their safety, belongs
to those sensitive phenomena. Heavy trucks judder is an example of a global problem,
since the dynamic characteristics of the whole front axle assembly is concerned, even
if the source of judder is located in the brake system. This global behaviour is particularly
hard since it depends on the geometry of the assembly. That's why the modelling uses
a structural phenomenon. The theory, called sprag-slip, is based on dynamic coupling
due to buttressing. Such a theory can be implemented on a drum brake or on a disk
brake model. These models generate instabilities which are sensitive to the geometrical
design of the vehicle. A model representing the whole front axle assembly is built,
on the basis of a modal method, combined with sprag-slip. The model is linearized
so that a frequential approach is possible, which permits to evaluate the risk of
judder versus the design parameters. Theoretical results are compared with some experiments,
which show that a stabilisation of the system occurs, due to non-linear effects. With
the bond-graph method used here, it is easy to introduce some non-linear effects,
and numerical simulations are performed. Finally a theoretical approach takes non-linear
effects into account in order to be able to compute, in case of an instability, the
magnitude of the stationary cycles, which is a criterion of the instability's seriousness.
In the industrial context this work brings me to develop some specific computer tools.
They are used now in a practical process to design front axles
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data.idref.fr
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