Mamadou Sarr Memoire-Ingenieur GM3 ESIPE - DoYouBuzz · 2013. 4. 11. · DCTC/CMEG/CHBM/UEC-CEAD 8/10/2012 Page 6 1 CONTEXTE Dans le cadre de ma formation d'ingénieur par apprentissage

MEMOIRE D’INGENIEUR

MISE EN PLACE D’UN MODELE D’EVALUATION DES PERTES MECANIQUES PAR FROTTEMENT (PMF) DE LA FAÇADE D’ACCESSOIRES DV€6 ALTERNATEUR + CLIMATISATEUR DANS DYNACC:

APPROCHE NUMERIQUE ET APPROCHE PHYSIQUE

APPRENTISSAGE INGENIEUR MECANIQUE

Sujet : Modélisation des PMF de Façade d'Accessoires

Auteur : Mamadou SARR, Apprenti-Etudiant Ingénieur

Promotion : 2009-2012 (3éme Année)

Filière : Génie Mécanique et Productique

Tuteur Enseignant : M. Jérôme DEWEVER

Tuteur Ingénieur : M. Corentin LEBORGNE

Responsable Hiérarchique : M. Fréderic MASSE Ecole : Ecole Supérieure d'Ingénieurs de Paris Est (ESIPE) 5, boulevard Descartes 77420 Champs-sur-Marne

Entreprise : PSA Peugeot-Citroën Centre Technique de La Garenne-Colombes 18, rue des Fauvelles 92250 La Garenne-Colombe

Mémoire d’ingénieur Mamadou SARR - 3éme année Génie Mécanique

DCTC/CMEG/CHBM/UEC-CEAD 8/10/2012 Page 2

RESUME :

Dans un contexte de réduction de la consommation du véhicule et de ses émissions polluantes, des travaux ont été réalisés afin de d’évaluer les Pertes Mécaniques par Frottement (PMF) au niveau de la façade d’accessoires du moteur. Les travaux que j’ai menés ont permis de développer un code de calcul modélisant l’évolution des Pertes Mécaniques par Frottement.

Ce rapport présente la démarche de création du modèle d’évaluation des PMF. L’outil réalisé est mis en interface avec le logiciel interne de conception Dynacc de PSA. La structure générale du code est constituée de deux parties: un modèle de pertes mécaniques par glissement courroie-poulie et un modèle de pertes mécaniques par amortissement structurel de la courroie en situation de flexion / contre-flexion. Le modèle global d’évaluation des PMF prend aussi en compte le modèle de pertes aux roulements et le modèle de pertes au niveau des tendeurs, mais ces derniers n’ont pas était l’objet de mes travaux parce qu’ils ont été développés par mon tuteur et ont uniquement servi à la validation de mes travaux.

La dernière partie de ce rapport est consacrée à la validation par corrélation du modèle des PMF avec des résultats d’essais effectués en interne PSA. Des explications permettront de comprendre les écarts entre les mesures et les calculs. En vue d’enrichir et d’affiner le modèle d’évaluation des PMF et d’en améliorer la corrélation, un paragraphe est consacré aux perspectives d’amélioration de l’outil.

MOTS CLES : Pertes Mécaniques par Frottement (PMF), façade d’accessoires,

corrélation, amortissement, glissement, hystérésis… EPDM (Ethylène-Propylène-Diène Monomère)

ABSTRACT:

In a context of reduction of fuel consumption and emissions in automotive industry, several works have been realized to evaluate the mechanical Losses by Friction (PMF) on the front accessories drive of the engine. My works enables to develop a calculation code modelling the mechanical Losses by Friction (PMF).

This report presents the creation of a model which evaluates the power losses by friction.

The code carried out is in interface with the internal software of design Dynacc of PSA. The structure of the code is constituted of two dependent parts: a model of mechanical power losses by slip between belt and pulley and a mechanical power losses model by damping structural of the belt in situation of inflection / against-inflection. The global model of evaluation of the PMF also takes into account the model of losses to the bearings and the model of loss on the tensioners, but these were not my work and were developed by my tutor, although they were used for the validation of my work.

The last part of this report is dedicated to the validation by correlation of the model of losses towards the tests results given to me by an internal PSA member. Explanations will enable to understand the differences between the measures and the calculations. To refine the model of evaluation of the power losses and increase the correlation, a paragraph is dedicated to the perspectives of improvement.

KEY WORDS: power loss by Friction (PMF), front accessories driving, correlation,

damping, slip, hysteresis, EPDM…



Remerciements Je tiens à remercier particulièrement:

� M. Fréderic MASSE, pour m’avoir accepté au sein de son service (DRD/DCTC/CMEG/CHBM/CEAD) et de l'importance qu'il a accordé à ma formation par apprentissage.

� M. Corentin LEBORGNE, mon tuteur ingénieur et Responsable Justification

Entrainement Accessoires et Distribution pour le temps qu'il m'accorde et l'intérêt qu'il porte à ma formation et la réussite de mes missions.

� Mme Latifa NORMAND, Pilote métier matériaux et procèdes, pour sa collaboration à la réalisation des essais de traction dynamique de l’EPDM.

� M. Matthieu COUERON, Technicien analyses matériaux, pour sa collaboration à la réalisation des essais de traction dynamique de l’EPDM.

� M. Miguel DINIS, Responsable en Modélisation Numérique dans l'entité

DRD/DCTC/CMEG/INM/MDEC, qui a participé à l'établissement de mon sujet d'apprentissage et qui m'oriente dans la totalité de mes travaux sur les Plans d'expériences.

� M. Stéphane RENGADE, membre de CEAD, Spécialiste en Conception et

Modélisation Mécanique pour son soutien dans ma mission notamment sur le logiciel Dynacc.

� M. Yvan CASSOUX, mon ancien tuteur ingénieur et Responsable de Conception

Composant Entrainement Distribution pour m’avoir recruté, confié cette mission et soutenu lors de mes premières périodes professionnelles.

� M. Jérôme DEWEVER, mon tuteur enseignant pour ses conseils et le bon suivi de

mon apprentissage autant en périodes académiques que professionnelles.

� Tous les responsables des services CMEG/CHBM/ et l'ensemble de l'équipe CEAD.

� Tous les intervenants de l'Ecole Supérieure des Ingénieurs de Paris-Est (ESIPE, ex Ingénieurs2000) et la cellule alternance pour la formation académique qu’ils nous ont proposée.



SOMMAIRE

1 Contexte .............................................................................................................................. 6

2 Introduction ......................................................................................................................... 7

3 Présentation du groupe PSA Peugeot-Citroën .................................................................... 8

3.1 Historique ................................................................................................................... 8

3.2 Autres filiales ............................................................................................................. 8

3.3 Situation actuelle ........................................................................................................ 8

3.4 Perspectives du groupe pour 2012 ........................................................................... 9

3.5 Fonctionnement hiérarchique du groupe .................................................................. 10

3.6 Le rôle et la composition du service d'accueil .......................................................... 11

4 Le projet ............................................................................................................................ 12

4.1 L’entraînement d’accessoires et le calcul dynamique avec Dynacc ....................... 12

4.1.1 La fonction entraînement d’accessoires ............................................................... 12

4.1.2 Le code de calcul dynamique (Dynacc) ............................................................... 13

4.1.2.1 Descriptif du Modèle .................................................................................. 13

4.1.2.2 Descriptif de la simulation en mode dynamique ......................................... 15

4.1.2.3 Etat des lieux de dynacc en début de formation.......................................... 15

4.1.2.4 Conclusions ................................................................................................. 17

4.2 Les limites de dynacc et tentative de récalage du modéle ........................................ 18

4.3 L’alternatif à la limite dynacc : posttraitement des résultats PMF ........................... 19

4.3.1 Les sources de PMF d’une façade accessoire ...................................................... 19

4.3.2 Mise en place des modèles de calcul PMF des deux sources ............................... 20

4.3.2.1 Le glissement .............................................................................................. 20

a. Contexte ........................................................................................................... 20

b. Méthode de calcul des PMF par glissement ..................................................... 20

c. Code de calcul / posttraitement Scilab ............................................................. 21

d. Résultats de calcul PMF par glissement courroie-poulie ................................. 22

� Evolution PMF en fonction de la charge ....................................................... 23

� Evolution PMF selon la poulie ....................................................................... 25

� Evolution PMF Glissement sur poulie considérée ......................................... 26

� Influence de la tension de pose ....................................................................... 27

� Evolution PMF selon le nombre de vé de courroie ........................................ 29

4.3.2.2 L’amortissement ......................................................................................... 31

a. Contexte ........................................................................................................... 31

b. Calcul / Evaluation de la déformation de l’EPDM .......................................... 33



c. Spécification des essais .................................................................................... 35

� Calcul des vitesses d’excitation ...................................................................... 35

� Plan/Matrice d’essais ...................................................................................... 37

� La réalisation / résultats des essais ................................................................. 38

d. Méthode de posttraitement des PMF par amortissement ................................. 40

� Etude analytique et application sur moteur DV€6 .......................................... 40

� Le code de posttraitement sur Matlab ............................................................ 48

5 Validation du posttraitement PMF .................................................................................... 49

6 Critiques et Améliorations des modèles ........................................................................... 51

7 Bilan et perspectives personnels ....................................................................................... 53

8 Conclusion ........................................................................................................................ 55

9 Bibliographies/Réferences ................................................................................................ 56

10 Annexes ............................................................................................................................. 57



1 CONTEXTE Dans le cadre de ma formation d'ingénieur par apprentissage effectuée chez PSA Peugeot

Citroën, j'ai été amené à rédiger, en première et en deuxième année, deux documents portant sur mon entreprise et sur ma mission : c’est le "Rapport de Situation Professionnelle" et le "Rapport de Missions Techniques". C'est dans cette continuité qu'en troisième et dernière année de formation, je dois rédiger un dernier rapport intitulé « Mémoire d’ingénieur » qui a pour but la validation de ma formation.

Dans ce rapport sont abordés: - une présentation brève de mon entreprise à savoir l’évolution de ses résultats entre les

années 2009 et 2011 ainsi que ses stratégies et ses ambitions en 2012.

- une présentation détaillée de ma mission à savoir les résultats des premières études d’influences sur les paramètres de façade à l’aide des plans d'expériences réalisés en 1ere et en 2eme année, l’étude des PMF glissement courroie – poulies et l’étude des PMF amortissement structurel de courroie en flexion contre flexion (3eme année).

- un bilan de ces trois années de formation par apprentissage en termes de compétences et connaissances techniques, humaines et organisationnelles acquises, mais aussi un bilan critique et les perspectives de la mission qui m’a été confiée.



2 INTRODUCTION

Pour être concurrentiel dans un marché automobile mondial toujours plus innovant en termes de développement durable ; P.S.A PEUGEOT CITROEN applique une politique d’entreprise basée sur la réduction de l'émission des gaz à effets de serre ayant pour but le respect des normes européennes sur les véhicules actuels et futurs. Ces normes fixent le taux moyen de dégagement de CO2 des véhicules du Groupe et ont pour but de lutter contre le réchauffement de la planète en préservant l'environnement. Ce taux moyen permet aux constructeurs de se démarquer de la concurrence, par exemple ; sur les Bonus/Malus en France.

La mise en place de cette politique a généré une évolution importante des méthodes de conception chez PSA par le développement massif d’outils de calculs pour la prédiction du comportement des futurs véhicules.

C’est dans cette optique que s’inscrit l’étude qui m’a été confiée. Elle a pour but, la

mise en place d'une méthodologie d’évaluation (outil de calcul numérique) des Pertes

Mécaniques par Frottement de l’entraînement des accessoires du moteur permettant

d’orienter les choix de conception en avant-projet. Cet outil aidera PSA à mieux comprendre, commenter, voir critiquer les solutions fournisseurs en termes de PMF façade. Avant de relater en détail ma mission au cours de mon apprentissage, je présenterais brièvement le Groupe P.S.A Peugeot Citroën et je ferai un bilan sur ma mission et sur ces trois années de formations par alternance effectuées chez PSA La Garenne.



3 PRESENTATION DU GROUPE PSA PEUGEOT-CITROËN

3.1 HISTORIQUE

L'entreprise Peugeot S.A est née en 1891, elle était spécialisée dans le domaine de l'outillage avec comme fondateur Armand Peugeot. Celle de Citroën, fondée par André Citroën est venue un peu plus tard en 1913 avec comme activité initiale la fabrication des engrenages. Le Groupe PSA Peugeot-Citroën est né en 1976, par la fusion de Citroën SA et de Peugeot SA. Le groupe est aujourd’hui un constructeur automobile de référence.

3.2 AUTRES FILIALES

Le groupe P.S.A PEUGEOT CITROËN Automobile se consacre également sur quatre autres activités : un équipementier automobile: Faurecia, une entreprise de transport et de logistique: GEFCO, une société de financement automobile: Banque P.S.A Finance et Peugeot Motocycles spécialisé dans le domaine des "deux roues".

3.3 SITUATION ACTUELLE

P.S.A est le premier constructeur français et le deuxième constructeur européen de voitures particulières et de véhicules utilitaires avec 13.8 % de part de marché. Il est depuis 2001, le sixième constructeur automobile mondial avec plus de 5.4 % de part de marché. Le groupe avait enregistré en 2001, la plus forte progression de l’ensemble des constructeurs généralistes.

Le groupe est présent dans plus de 160 pays et compte 190000 collaborateurs dans le monde (chiffre au 31.12.2010).

2009 – 2010 : Le groupe a enregistré une bonne progression par comparaison entre l’année 2009 et l’année 2010 avec une forte progression du résultat opérationnel à 320 M€. Son chiffre d’affaires a augmenté de 48.4 à 56.601 Mds€ (+ 13%). Il y a eu un redressement significatif entre 2009 et 2010. Cette évolution est due en partie à la « sortie » de crise automobile de 2008 et de l’évolution mondiale du part de marché du groupe ce qui lui a permis d’enregistrer un record en nombre de véhicules vendus.

2010 – 2011 : Le groupe a enregistré une bonne progression sur son résultat opérationnel en 2011 environ 1736M€, mais le ROC étant en baisse par rapport à 2010. Son chiffre d’affaires a augmenté de 56.601 à 59.912 Mds€ (+ 6%) moins qu’en 2010. Cette baisse s’explique par une baisse des activités (des résultats) automobiles et un fort développement des activités hors automobile qui compensent et maintiennent l’évolution du groupe. Cette dégradation de la rentabilité de la division automobile en 2011 est due à un marché défavorable en Europe et l’impact de la catastrophe au Japon (Fukushima) qui a eu des effets sur l’approvisionnement des pièces. Le déclin automobile en Europe a été tout de même compensé partiellement par une croissance des ventes dans les pays en développement comme la Chine et l’Inde. En effet, il y a 42% de volume vendu dans ces pays en 2011 contre 30% en 2010.



Résultat (M€) 2009 2010 2011

Chiffre d'affaires 48417 56061 59912

Résultat Opérationnel 1416 1736 898

Résultat net part du groupe 1161 1134 588

Résultat net part par action (en euros) 5,12 5 2,64

Tableau 1: Evolution du groupe entre sur les trois années de formation

3.4 PERSPECTIVES DU GROUPE POUR 2012 Trimestre 1 2011 – Trimestre 1 2012 : Les résultats complets n’ont pas été publiés mais il faut noter tout de même que le Chiffre d’affaires Groupe du 1er trimestre 2012 à 14,3Mds € est en baisse de 7 % par rapport au 1er trimestre 2011. Cela est dû à la conjecture des problèmes de 2012 à savoir le déclin du marché automobile du groupe en Europe et une accentuation de la concurrence dans les pays en développement. En effet, le chiffre d’affaires de la division Automobile est en baisse de 14% par rapport au 1er trimestre 2011 : marché Européen en retrait de 8% par rapport au 1er trimestre 2011. Les autres divisions, à savoir la banque et Faurecia, restent en bonne santé. (Voir annexe 1)

En se basant sur la conjoncture du premier trimestre, le groupe remarque que ce contexte devrait perdurer sur l’ensemble du 1er semestre 2012. En effet, le Groupe maintient inchangée l’hypothèse d’un repli des marchés automobiles de l’ordre de 5% en Europe, et de l’ordre de 10% en France. Hors Europe, le Groupe s’attend à une croissance de l’ordre de 7% du marché chinois, de l’ordre de 6% en Amérique Latine et de l’ordre de 5% en Russie.

Pour le premier semestre : le résultat opérationnel courant estimé de la division automobile est en perte de l’ordre de – 700 millions d’euros et le résultat net du Groupe sera négatif.

Cette prévision négatif en Europe, a impacté l’effectif et la production du groupe. En effet,

la production s’est contractée de 18 % depuis un an et le taux d’utilisation de ses usines en

Europe est tombé à 76 %. Cela a poussé le groupe à restaurer sa compétitivité et assurer son

avenir, en prévoyant des mesures exceptionnelles à savoir :

- arrêt de la production à Aulnay et revitalisation du site, (départ de 3000 employés)

- adaptation et restructuration du dispositif industriel de Rennes préalable à des

investissements futurs,

- ajustement des effectifs de structure au moyen de 3 600 départs volontaires.

Par ailleurs, le Groupe poursuit sa stratégie de montée en gamme et d’internationalisation des marques, notamment en Chine, en Russie et en Amérique Latine.

La stratégie d’innovation environnementale par l’électrification, la baisse du

dégagement de CO2 et la diminution de la consommation des véhicules, reste la priorité du groupe pour les années à venir.



3.5 FONCTIONNEMENT HIERARCHIQUE DU GROUPE

Le groupe P.S.A, dirigé actuellement par Monsieur Philippe VARIN, est un grand groupe industriel privé, dont l’activité converge essentiellement vers l’automobile. Celle-ci représenterait près de 95 % de son chiffre d’affaires qui était de 31.1 milliards d’euros au 1er semestre 2011.

L’organisation de P.S.A est sous contrôle d'un comité exécutif.

Figure 1: L'organigramme hiérarchique du groupe

Les responsabilités des quatre membres du Directoire placés sous la présidence de Philippe Varin, sont les suivantes :

- La direction Asie

- La direction Finance

- La direction des Marques

- La direction Recherche et Développement

Le Comité de Direction Générale est constitué des cinq membres du Directoire et de cinq Directeurs rattachés au Président du Directoire :

- La direction du Secrétariat Général

- La direction des Achats

- La direction Industrielle

- La direction des Programmes

- La direction des Ressources Humaines et de la Qualité

En outre d'autres directions sont rattachées au Président du Directoire: la Direction Amérique latine, la Direction Russie Ukraine CEI et la Direction de la Communication.



3.6 LE ROLE ET LA COMPOSITION DU SERVICE D'ACCUEIL

Mon apprentissage s’est déroulé au centre technique de la Garennes-Colombes. Ce centre constitue l’un des quatre pôles d’études et de recherches automobiles du groupe PSA Peugeot Citroën. Il accueille près de 2665 collaborateurs (chiffre 2009) qui conçoivent et industrialisent les organes mécaniques du véhicule (GMP1 et liaison au sol2), participent aux activités d’innovations, de recherches, et à la conduite des avant-projets des futurs véhicules. La Direction Recherche et Développement est majoritairement présente sur le Centre Technique puisqu'elle constitue environ 93,5% de l'effectif total. Elle se compose principalement de La Direction des Chaines de Tractions et Châssis - DCTC à laquelle je suis rattachée et de La Direction de la Recherche et de l'Ingénierie Avancée - DRIA.

L'équipe CEAD (Conception Entrainement

Accessoires et Distribution), dans laquelle je suis affecté, est une UEC (Unité Elémentaire de Conception) qui conçoit et justifie le dimensionnement des composants qui constituent les façades de distribution (courroie crantée, poulies dentées, tendeur dynamique3, galet enrouleur, …) qui permet d'entrainer les arbres à cames du système de distribution et les façades d’accessoires (courroie "poly-vé", poulies vilebrequin et accessoires, tendeur dynamique, enrouleur, …). Ma mission se fait sur la façade d’accessoires.

Figure 2: Façade distribution

Figure 3 : Façade accessoire

1 GMP: Groupe MotoPropulseur constitué du moteur + le système de couplage + boite de vitesse. 2 Liaison au sol : Châssis, Maquette, transmission par trains... 3 Tendeur Dynamique: un galet permettant de maitriser la tension de la courroie lors de son fonctionnement



4 LE PROJET

Dans le système d'entrainement des accessoires se manifestent divers effets mécaniques tels que les pertes mécaniques par frottement (PMF), la génération de bruit, les vibrations... Il est important de maîtriser ces paramètres et d’essayer de les optimiser afin de gagner en performance et en cout. La maîtrise des pertes mécaniques par frottement (PMF) permet de réduire la consommation de carburant et donc de diminuer les dégagements de gaz à effet de serre (CO2), ce qui est favorable pour l’environnement.

Ma mission s’inscrit ainsi dans le cadre politique technico-économique du groupe PSA dont un des objectifs est de réduire la consommation de carburant par la réduction des Pertes Mécaniques par Frottement (PMF). Elle consiste dès lors, à mettre en place un outil de posttraitement des PMF avec le logiciel interne de conception Dynacc afin d’optimiser les performances des façades d’accessoires en terme de PMF tout en respectant le cahier des charges avec les contraintes que cela incombe comme par exemple : le délai, la limite des moyens d'études, le coût...

4.1 L’ENTRAINEMENT D’ACCESSOIRES ET LE CALCUL DYNAMIQUE AVEC DYNACC

4.1.1 LA FONCTION ENTRAINEMENT D’ACCESSOIRES

Son objectif réside dans l’alimentation en énergie des accessoires tels que la pompe direction assistée, le compresseur de climatisation, l’alternateur (alimentant le réseau électrique) permettant ainsi d’assurer leur fonctionnement.

Le concept consiste en la transmission en parallèle, du mouvement du vilebrequin (énergie thermomécanique) aux poulies couplées à ces accessoires.

La réalisation s’appuie sur l’utilisation d’une courroie striée (dite poly-V). Cette courroie est composée de câblés (polyester ou aramide), de mélanges d’élastomère et d’élastomère renforcé de fibres courtes ou tissu (fibre polyester). Les câblés permettent la reprise des efforts en traction tandis que le mélange d’élastomère est fortement sollicité en compression transversale. Le schéma suivant permet de matérialiser sa véritable nature composite.

Figure 4 : Constitution d’une courroie multi-vés d’entrainement d’accessoires

Cette courroie s’enroule autour des poulies vilebrequin, accessoire(s) et de galet(s)

enrouleur(s). Une tension de pose statique longitudinale lui est imposée, sa valeur est comprise entre 300 et 600N. Pour cela, un tendeur est utilisé, il en existe de plusieurs types :

Mélange d’élastomère EPDM (zone de

compression transversale) Câblé reprenant une part des

efforts en traction

Gomme d’élastomère

Elastomère renforcé fibres

courtes ou tissu



- Fixe, il s’agit d’un galet dont la position peut être ajustée au montage pour respecter la tension requise. Ce système ne peut compenser les effets dynamiques et l’allongement courroie, il faut donc appliquer une tension de pose statique élevé pour compenser. Son utilisation entraîne un comportement plus sévère du système vis-à-vis de la courroie (tension dynamique et glissement courroie-poulie élevée) ;

- Dynamique : linéaire ou rotatif, il s’agit de « véritables » tendeurs caractérisés par une raideur et un amortissement (structurel ou visqueux). Ils induisent d’une part un comportement plus stable, moins chargé et d’autre part un coût plus élevé.

Poulies, courroies, tendeur constituent l’architecture de l’entraînement d’accessoires (une cinématique). En fonctionnement, le cycle du vilebrequin présente des irrégularités appelées aussi « acyclisme » ou vibrations torsionnelles. Ces irrégularités participent beaucoup au chargement moteur du système (accélération-décélération cyclique).

Le chargement des accessoires exerce un couple résistant s’opposant au mouvement des poulies entraînées. L’accessoire le plus sévère envers le système est l’alternateur.

Les principaux phénomènes limitant la durée de vie d’une courroie sont : � Les tensions dynamiques dans les brins ; � Le glissement entre courroie et poulies ; � Le battement de brin sollicitant la courroie en flexion-contre flexion.

Ils génèrent des nuisances sonores. Des éléments, plus coûteux, permettent d’améliorer le comportement d’une cinématique :

Tendeur dynamique présenté auparavant ; Introduction d’un découplage sur les poulies :

AVT ou amortisseur des vibrations torsionnelles sur le vilebrequin ; Roue libre sur l’alternateur.

4.1.2 LE CODE DE CALCUL DYNAMIQUE (DYNACC)

Ce code (logiciel) de calcul, que nous appellerons Dynacc, est développé sous ADAMS.

4.1.2.1 DESCRIPTIF DU MODELE

Il s’agit d’un modèle 2D. L’ensemble d’une modélisation est graphiquement représenté comme suit :

Figure 5: Modélisation graphique de l'entrainement des accessoires

Elle se décompose en plusieurs parties :



� Poulies (Position, Géométrie : Disque (sans stries car 2D), Masse, Inerties)

Vilebrequin : piloté en vitesse (avec application de la charge moteur) ;

Accessoires : poulie exerçant un couple résistant.

� Courroie

Elle est décomposée en N éléments (Corps solides) de taille donnée. Ceux-ci sont liés les uns aux autres par un joint (schéma ci-après) caractérisé par une matrice de raideur et une matrice d’amortissement. La matrice de raideur correspond à la matrice de rigidité d’un élément poutre classique (matrice de TIMOSHENKO). La modélisation en 2D de ce joint, après simplification, est telle que :

+

−

−−−

−=

0

0

0

0 66

22

11

0

0

6662

2622

11

00

00

00

0

0

00

Z

y

x

ZZZZ

y

x

M

T

T

y

x

C

C

C

yy

xx

KK

KK

K

M

T

T

θθθ &

&

&

Les composantes de la matrice de raideur sont telles que :

RAIDEUR LONGITUDINALE : K11=ES/L ; (axial)

RAIDEUR TRANSVERSALE : K22=12 EIz/L3(1+φy) ; (cisaillement)

RAIDEUR DE COUPLAGE : K26=K62=6 EIz/L2(1+φy) ; (flexion / cisaillement)

RAIDEUR DE FLEXION : K66=(4+φy) EIz/L(1+ φ y) ; (flexion). Celles de la matrice d’amortissement tiennent compte d’un retour d’expériences. Elles sont à confirmer car choisies arbitrairement pour caler le modèle Dynacc.

Figure 6 : Modélisation par élément de la courroie sur Dynacc

Contact Courroie-Poulie La modélisation du contact se fait à partir de deux concepts :

L’impact, générant un effort FN caractérisé par une raideur d’impact K et un amortissement d’impact C ;

Le frottement FT avec FT =µ . FN ;

Une loi de frottement de frottement µ représentative d’un tronçon. � Tendeur

Les deux grands types de tendeur sont disponibles :

Fixe ;

Dynamique : linéaire ou rotatif (schéma ci-contre), ils sont caractérisés par une loi de comportement précise.

Figure7 : Galet Tendeur � AVT et Roue libre

Ils sont également disponibles. Ils sont modélisés par une poulie et un anneau de même diamètre et caractérisés par une loi de comportement précise (couple résistant entre les deux éléments pour l’AVT).



4.1.2.2 DESCRIPTIF DE LA SIMULATION EN MODE DYNAMIQUE

Conditions initiales

Equilibre statique vérifié avec simulation en mode quasi-statique (vitesse VBQ nulle-accessoires à vide) pour figeage tension pose initiale;

Imposition d’un régime initial au vilebrequin ; Poulies accessoires avec vitesses initiales fonctions de celle imposée à t=0 au

vilebrequin (multiplication par le rapport de transmission). Ceci évite leur mise en mouvement au démarrage du calcul.

Résolution des équations de la dynamique classique (présentées ci-dessous) grâce à un intégrateur adaptant le pas de calcul à la convergence du système.

[ ]{ } [ ]{ } [ ]{ } { }extFqKqCqM =++ &&&

avec q représentant les coordonnées généralisées : { } { })(),(),( iiviuq vθ= ,

[ ]M la matrice globale de masses et d’inerties,

[ ]C la matrice globale d’amortissement,

[ ]K matrice globale de raideur,

{ }extF efforts extérieurs appliqués au système.

Dans { }extF on retrouve :

Tension statique ; Couples extérieurs appliqués aux différentes poulies ; Couples ou efforts exercés par les tendeurs dynamiques.

Le système est piloté en mode dynamique par la vitesse du vilebrequin, il est sollicité par le chargement des accessoires.

Le modèle fourni, à travers les résultats de calculs, l’ensemble du comportement de l’entraînement d’accessoires en temporel.

Le temps de calcul est assez élevé car le code nécessite un pas très fin.

4.1.2.3 ETAT DES LIEUX DE DYNACC EN DEBUT DE FORMATION

Le code de calcul Dynacc est l’outil de référence pour les études numériques de la façade d’accessoires au sein de CEAD. Ainsi, le logigramme de ce modèle dynamique pour la modélisation/simulation est le suivant :



Figure 8: Logigramme du modèle dynamique dans Dynacc

?



4.1.2.4 CONCLUSIONS

Il y a la partie PMF qui va être intégrée après validation de mes travaux dans le logigramme.

Les résultats de Dynacc corrèlent avec le comportement réel de la façade (en termes de tensions dans les brins, d’efforts, de paramètres du tendeur, du glissement). Mais en termes de PMF ce n’est pas le cas. En effet les résultats sont différents par rapport à la réalité.

Ainsi, le besoin du service CEAD est d’avoir, pour chaque simulation Dynacc, une estimation des pertes mécaniques par frottement (PMF) en fonction des régimes et du changement pour chaque type de façade d’accessoires.

C’est dans ce cadre qu’on m’a confié la charge de réaliser un outil complémentaire à

dynacc pour la prédiction des résultats de PMF lors des simulations d’entrainement

d’accessoires en phase de préconception.



4.2 LES LIMITES DE DYNACC ET TENTATIVE DE RECALAGE DU MODELE

Après avoir situé le sujet de l’apprentissage, nous allons à présent développer le projet et les travaux effectués.

Dans le cadre des travaux en 1ere et 2eme année, j’ai fait des études numériques (avec

dynacc) de plans d’expériences pour évaluer l’influence de chacun des paramètres de la façade d’accessoires sur les PMF (Voir Annexe 2). Les travaux avaient bien abouti. Cependant des résultats d'essais PMF façade réalisés au banc moteur ont été comparés avec

ceux de dynacc et ont permis de mettre en évidence le non prédictivité du code Dynacc

concernant une évaluation en PMF façade. Ces résultats non prédictifs empêchent toute application sur les PMF en avant-projet.

Ainsi en procédant par des plans d’expériences d’essais, mes travaux ont montré quels étaient les paramètres responsables de la surestimation des PMF sous DYNACC. Il s’agit de l’amortissement structurel de la courroie surestimé sous DYNACC. Le coefficient C66 de la matrice d’amortissement est calé arbitrairement dans Dynacc pour bien prédire la tension et le glissement.

Figure 9: Histogramme de comparaison valeurs Dynacc et valeurs Banc (travaux 1er et 2eme année)

Ce recalage du modèle était quasiment réussi et pouvait être affiné, mais il avait un grand

impact sur comportement de la façade en termes de tension et de glissement. Il fallait donc trouver une autre alternatif pour évaluer les PMF de façade d’accessoire sans détériorer la prédictivité en termes de tension et de glissement.

0

5

10

15

20

25

750 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Co

up

le d

e fr

ott

emen

t / P

MF

(N.m

)

Regime (tr/mn)

Evolution Couple de frottement (PMF) - Coefficient (c66 et c22) Dynacc reduit

PMF Réelle Prevenant du Banc

PMF Dynacc standard (facteuramplificateur à 10) C66 à 4 etC22 à 3Facteur amplificatif dynacc apresmodif grace à etude effet +interaction



4.3 L’ALTERNATIF A LA LIMITE DYNACC : POSTTRAITEMENT DES RESULTATS PMF

L’idée trouvée est de posttraiter les PMF c’est à dire de les calculer d’une manière

externe à dynacc par le biais de ses résultats de simulations et en utilisant des logiciels de calculs (Matlab/Scilab, Excel) pouvant être en interface avec dynacc.

Ces travaux ont pour but de modéliser phénomène par phénomène l’ensemble des

sources des PMF de la façade accessoires.

4.3.1 LES SOURCES DE PMF D’UNE FAÇADE ACCESSOIRE Dans une façade d’accessoires 4 phénomènes majeurs ont été identifiés pouvant générer

les PMF à savoir :

� Le Glissement et l’écrasement de la courroie sur les poulies � L’amortissement structurel de la courroie (hystérésis de l’EPDM en traction/flexion) � Dissipation d’énergie dans les roulements au niveau des poulies � Amortissement dans les tendeurs (dissipation/frottement sec dans les patins)

Figure 10: Source des PMF sur la façade d’accessoires

La dissipation d’énergie au sein des roulements et celle au niveau de l’amortissement du

tendeur sont déjà étudiées et sont bien modélisées dans dynacc, il reste les deux autres

sources qui sont l’objectif de ma mission. Le but est de donner la part de ces deux sources sur

les PMF façade et de créer des outils de posttraitement pour ces derniers.



4.3.2 MISE EN PLACE DES MODELES DE CALCUL PMF DES DEUX SOURCES Les deux sources à étudier sont le glissement poulie-courroie et l’amortissement

structurel de la courroie accessoire.

4.3.2.1 LE GLISSEMENT

a. Contexte

Lors du fonctionnement de la façade d’accessoires, des glissements fonctionnels existent entre la courroie et les poulies. Ces glissements engendrent ainsi des PMF. Le but de cette étude est d'évaluer ces PMF par glissement courroie-poulie via le logiciel de modélisation de façade Dynacc et l’outil de calcul Scilab.

Cette étude s’est portée sur la façade d’accessoires du moteur DV€5 Alt-Clim (futur

moteur diesel de PSA de la norme €6): alternateur classe15 équipé d’une roue libre et compresseur SD6V12 SADEN ; Tension de pose 550 N.

La simulation est fait sur un temps de 0.25s pour différents types de chargements des accessoires (0% charge, 50% charges et 100% charges) et sur toute la plage moteur (1000 à 4000tr/min).

Les données d'entrées proviennent du dossier de justification de la façade d’accessoires

DV€5/6 qui a été fourni par les collaborateurs.

b. Méthode de calcul des PMF par glissement

Les PMF dues au glissement sont celle générées lors du passage d’une section de courroie sur la zone d’enroulement d’une poulie. Nous allons donc suivre chaque élément de courroie sur le parcourt et moyenner sur le temps de simulation les résultats dans les zones d’enroulement.

La puissance dissipée par les PMF est évaluée par la multiplication de la force

tangentielle et de la vitesse de glissement de la poulie. Ces deux paramètres sont récupérés après simulation sous fichier requests. Ces sorties sont préprogrammées et bien corrélées dans Dynacc.

( ) enroulébrinsurglissement RZPMF −−= 2*

Avec Z en N et R2 en m/s pour obtenir les puissances en Watt.



L’objectif est d’extraire automatiquement les mesures nécessaires (efforts, vitesses) de plusieurs fichiers requests qui comportent plus de 10000 lignes et 6 colonnes (1 colonne / paramètres) sur la plage où les sorties sont stabilisées.

c. Code de calcul / posttraitement Scilab

Le code de calcul via Scilab permet de calculer les PMF avec les fichiers requests après simulation de la façade d’accessoire via dynacc. Il parcourt les fichiers spécifiés et récupère les lignes et colonnes utiles au calcul PMF.

Avant de pouvoir utiliser ce code il faut dans un premier temps tronquer les données grâce à un autre code développé en interne.

Le code développé est applicable pour la façade DV€5/6 Alt+clim (roue libre) ainsi que

pour tout type de façade mais une adaptation des points de mesures est nécessaire. Ci-dessous le logigramme du code.

Figure 11: Logigramme code calcul de PMF par glissement

Les grands points de développement de la routine sont :

� Troncature des fichiers requests (via le code de troncature) � Spécification des fichiers requests (obtenus après simulation) � L’importation des fichiers requests � Entrée des données d’entrée pour le calcul PMF glissement (Voir annexe 5-1) � La définition des Données de Façade (rayon des poulies) � Le repérage des lignes importantes dans le fichier � L’extraction des vecteurs utiles aux calculs de PMF sur le fichier requests

o Extraction des forces de frottement o Extraction des vitesses

� Calcul des PMF Glissement et tracé des courbes



d. Résultats de calcul PMF par glissement courroie-poulie

Il s’agit d’une première simulation du modèle PMF par glissement pour étudier les tendances avec la variation de quelques facteurs influant les PMF.

Les calculs ont été faits avec dynacc puis sont postraités avec le code Scilab qui récupère et calcule les PMF sur l’ensemble des points de mesures.

Figure 12: Modèle DV€6 sur Dynacc pour PMF Glissement

Pour tous les cas de chargement, les critères de dimensionnement de façade chez PSA

sont respectés il n y a pas donc de risque d'incohérence dans le posttraitement:

� le glissement courroie (<5%), � la tension courroie (maxi < 2500N et mini > 0 N), � le battement courroie crête à crête sur longueur de brin (< 10%)

Par un balayage en régime, les résultats de calculs PMF Glissement sont donnés sur toute

la plage de régime moteur. Le glissement sur le tendeur n’est pas pris en compte car il est très faible. Dans chaque cas de figure, les charges ont été variées pour voir leur influence sur les PMF glissement.

Dans un premier temps seront présentés les résultats à iso tension de pose avec un cas sans charge moteur et un autre cas avec charge moteur.

Les résultats sont donnés sous forme absolue (puissance en Watt) pour estimation de la quantité d’énergie perdue et sous forme de pourcentage (puissance en %) pour voir la quantité perdue par rapport à la puissance disponible.

Points de mesures



� Evolution PMF en fonction de la charge Configuration : Il s'agit d’estimer les PMF totales en glissement de la façade

d'accessoires DV€6 (Alt avec roue libre + Comp) et voir l’évolution de ses pertes en fonction du régime, de la charge de moteur et de la charge des accessoires. La tension de pose de l’étude est fixée à 550 N avec une courroie 6 vés.

� Les PMF Glissement sans acyclisme (sans charge moteur)

Figure 13: PMF glissement en fonction du chargement des accessoires (sans acyclisme)

On constate que sans charge moteur, la PMF glissement augmente en fonction de la

charge des accessoires et du régime. Par exemple à haut régime, la PMF maxi totale est : De 190 watts à 0% charge accessoires De 210watts à 50% charge accessoires De 270 watt à 100% charge accessoires

0

40

80

120

160

200

240

280

320

1000 2000 3000 4000 5000 6000

PM

F (

Wa

tt)

Regime (tr/min)

PMF Glissement Façade DV€5/6 sans acyclisme

0% charge accessoires





� Les PMF Glissement avec acyclisme (avec charge moteur)

Figure 14: PMF glissement en fonction du chargement des accessoires (avec acyclisme)

A bas régime, avec charge moteur, les PMF glissement augmentent en fonction de la

charge des accessoires. Et à haut régime l’évolution des PMF est impactée d’une manière non linéaire par la charge du moteur (le couple résistant des accessoires agit sur le glissement de manière non linéaire).

Comparaison charge moteur charge accessoires

On constate, qu’en moyenne, la charge des accessoires augmente les PMF de 60watts

(charge accessoire vide à charge accessoires pleine). En revanche, la charge du moteur

augmente les PMF de 15watts (charge moteur vide à charge moteur pleine).

Donc, à iso régime, un client qui sollicite moins ses accessoires limitera les PMF dues au

glissement, tant bien même s’il conduit de manière soutenue (pleine charge moteur) que de

manière coulée (charge moteur proche de comportement à vide sans acyclisme).

0

40

80

120

160

200

240

280

320

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

PM

F (

Wa

tt)

Regime (tr/min)

PMF Glissement Façade DV€5/6 avec acyclisme




Haut régime Bas régime



� Evolution PMF selon la poulie

Figure 15 : PMF glissement sur chaque poulie pour 0 et 100% charge d'accessoires (avec acyclisme)

On remarque que l’alternateur est, de loin, l’accessoire le plus sévère en terme de PMF

glissement. Cela s’explique en grande partie par le très petit rayon de sa poulie. On constate ici l’évolution des PMF en fonction des rayons de poulies.

Avec acyclisme 0% charge Diamètre VBQ = 155.6mm � PMFmoyVBQ = 7.3 watts Diamètre Comp = 121.4mm � PMFmoyComp = 16.6 watts Diamètre Alt = 56.7mm � PMFmoyAlt = 65.7 watts

Avec acyclisme 100% charge Diamètre VBQ = 155.5mm � PMFmoyVBQ = 25.2 watts Diamètre Comp = 121.4mm � PMFmoyComp = 38.4 watts Diamètre Alt = 56.7mm � PMFmoyAlt = 107 watts

Une poulie de plus petit diamètre consomme plus en PMF dues au glissement. En effet, plus

la poulie est petite et plus la courroie va glisser pour un même couple à transmettre. Cette

tendance est valable avec charge moteur (avec acyclisme) et sans charge moteur.

0

20

40

60

80

100

120

140

1000 2000 3000 4000

PM

F (

Wa

tt)

Regime (tr/min)

PMF par composant à 0% de charge / avec acyclisme

PMF Glissement VBQ (Watt)

PMF Glissement COMP (Watt)

PMF Glissement ALT (Watt)

0

20

40

60

80

100

120

140

1000 2000 3000 4000

PM

F (

Wa

tt)

Regime (tr/min)

PMF par composant à 100% de charge / avec acyclisme

PMF Glissement VBQ (Watt)

PMF Glissement COMP (Watt)

PMF Glissement ALT (Watt)



� Evolution PMF Glissement sur poulie considérée Il s’agit de représenter l’évolution des PMF glissement sur la poulie en fonction des

éléments discrétisés de la courroie qui s’enroulent sur la poulie considérée.

� Evolution PMF sur enroulement Vilebrequin

� Evolution PMF sur enroulement Compresseur

� Evolution PMF sur enroulement Alternateur

Pour les trois poulies de notre façade d’étude, nous remarquons que les PMF évoluent en

fonction de l’angle d’enroulement, elles sont beaucoup plus importantes au niveau de l’attaque et de la sortie de la courroie sur la poulie. Cela est dû au fait que le glissement y est très important en raison du début de contact.

Fin d’enroulement

Début d’enroulement

Fin d’enroulement


Fin d’enroulement




� Influence de la tension de pose

Figure 16 Influence tension de pose en absolue (PMF par glissement)

L’augmentation de la tension de pose de la façade augmente les PMF dues au

glissement. La tension de pose est un paramètre très important régissant l’augmentation des PMF. Cette influence de la tension de pose sur les PMF est reconnue à l’unanimité dans l’entrainement d’accessoires.

Voir figure, ci-dessous pour illustration : avec tension de départ à 400N – augmentation

de 50N (TP=450N) puis 150N (TP=550N).

Entre une façade à 400N de tension de pose et une façade 450N de tension de pose

l’augmentation de PMF par glissement est de 8% en moyenne sans acyclisme et de 20% avec

acyclisme.



Figure 17: Influence de la tension de pose en relatif (pourcentage d'augmentation)



� Evolution PMF selon le nombre de vé de courroie

Figure 18: Influence du nombre de vés en absolue (PMF par glissement)

L’augmentation du nombre de vés (ou largeur) de la courroie de 6 à 7 vés augmente les

PMF dues au glissement courroie-poulies.

Figure 19: Influence du nombre de vés en relatif (pourcentage d’augmentation)



A 0% charge accessoires, l’augmentation des PMF glissement est de 4% en moyenne entre une façade 6 vés et une façade 7 vés. A 100% charge accessoires, l’augmentation de PMF dues au glissement est de 1% en moyenne entre une façade 6 vés et une façade 7 vés. Cela est dû au fait que plus y a des vés, plus la courroie est large et plus le porte à faux entre le centre d’application de l’effort courroie et la reprise d’efforts par les accessoires est important et par conséquent, les PMF dans ces derniers augmentent.

Ci-dessous un récapitulatif des résultats de l’influence de quelques facteurs sur les par

PMF glissement.

Facteurs Influence sur PMF Glissement

Régime

(tr/min) Augmentation régime � Augmentation PMF glissement

Charges

accessoires

(%)

Augmentation charge accessoires � Augmentation PMF glissement

Charges

moteur (%)

Augmentation charge Moteur �Augmentation PMF glissement à bas régimes

Augmentation charge moteur � Instabilité PMF glissement à hauts régimes

Tension de

pose (N) Augmentation tension pose � Augmentation PMF glissement

Largeur de

courroie

(nombre de

vés)

Augmentation nombre de vés (largeur) � Augmentation PMF glissement

Tableau 2: Synthèse des résultats sur les influences remarqués



4.3.2.2 L’AMORTISSEMENT EN FLEXION / CONTRE-FLEXION L’objectif ici est de caractériser l’énergie de déformation de la courroie d’accessoires lors

de sa flexion sur la poulie tendeur sur différents cycles d’hystérésis (à différentes fréquences) pour tout type de façade.

a. Contexte

En phase de fonctionnement, la courroie d’accessoires enroulée sur la poulie tendeur subit une flexion / contre-flexion; cette dernière engendre une déformation (traction par éléments) de la courroie qui dépend de l’enroulement de la poulie. Ci-dessous la modélisation du problème en RDM (obtention de la déformation).

Figure 20: Contexte/modélisation de l’étude des PMF amortissement structural

Lors du passage de la courroie sur la poulie, cette dernière subit une contrainte de flexion / contre-flexion. Si on considère un petit élément de courroie alors on peut considérer qu’il subit un effort de traction (l’objectif étant de calculer la déformation sur ces petits éléments).

La courroie est composée de différentes couches à savoir le dos, le câblé et l’EPDM des vés. Le câblé est suffisamment rigide et positionné la fibre neutre, avec cet effort il ne se déforme pas. La partie EPDM des vés subit la traction et la partie en dos de courroie subit une compression. (Voir figure ci-dessous)

Pour pouvoir quantifier l’énergie de déformation de l’EPDM, il faut réaliser des essais de traction et programmer un code qui aura pour but d’extrapoler les résultats sur la bonne plage de fonctionnement et de géométrie de la courroie. L’extrapolation est due aux limites du moyen d’essais qui sont largement hors de la plage de fonctionnement. Ci-dessous le processus de l’étude des PMF de l’amortissement structurel.

Courroie

Poulie tendeur

Ligne neutre : Câblé

Mf

Traction dans les vés

Compression dans le dos

h1

ZOOM sur élément de courroie



Figure 21 : Processus de l’étude des PMF de l’amortissement structurel de la courroie



X Y

θ

b. Calcul / Evaluation de la déformation de l’EPDM

On considère un petit élément de courroie sur la poulie (voir figure ci-dessous).

En considérant une poutre droite, si l'on appelle y(x) la flèche, c'est-à-dire le déplacement vertical du point de la courbe moyenne situé à l'abscisse x en raison de la flexion, on peut alors calculer la déformée en fonction du rayon de courbure.

L’objectif est de relier la déformée au moment fléchissant et d’en déduire la déformation de l’EPDM. En RDM, la déformée due à un couple de flexion Mf dans une poutre est définie par :

zz

f

EI

M

dx

yd −=²

² )1(

On a d’après la figure ci-dessous :

θθ

cos

sin

Ry

Rx

==

θθ

θθdRdy

dRdx

sin

cos

−==

θtan−=dx

dy

Avec R étant le rayon de la poulie.

Pour de petits angles, on fait l’hypothèse que 0≅≅θ on a 0)sin( ≈= θθ et 1)cos( ≈θ

( )RRd

d

Rdx

yd 1

cos

1tan

cos

1

²

²3

−≈−=−=θθ

θθ

)2(

)2()1( +

⇒zz

f

EI

M

R=1

)3(

La contrainte normale à la section varie linéairement en fonction de y et est définie par:

εσ *maxmax EyI

M

zz

ff ==

D’après (3), R

E

I

M

zz

f = donc

εσ *maxmax EyR

Ef ==

On déduit donc que R

ymax=ε

ymax=h1 : étant la hauteur de l’EPDM où la contrainte est maximale c'est-à-dire au niveau du bout de vé, où tous les efforts sont repris.



La répartition des contraintes (donc de la déformation) est comme suit: - La fibre neutre a un allongement nul (Câblé) - Les fibres à l'extérieur de la courbure sont étirées (EPDM Vés de courroie) - Les fibres à l'intérieur de la courbure sont comprimées (EPDM bas de courroie).

Figure 22 : Profil de déformation de la courroie

On constate que la déformation ne dépend que des paramètres de la courroie et de la

poulie. Après une application numérique, on trouve une valeur de 7% pour la déformation sur la période.

Pour pouvoir quantifier les PMF liées à la déformation il faut aussi disposer des

fréquences d’excitation de la courroie en flexion / contre-flexion sur l’enroulement. La fréquence d’excitation est fonction de la vitesse de rotation de la poulie galet tendeur

wg(rad/s) dépendant de la vitesse du vilebrequin et de l’angle d’enroulement (rad):

Pour une plage de vitesse allant de 750 à 5000tr/mn pour une voiture diesel, nous

pouvons calculer la vitesse de rotation du galet en multipliant le rapport de réduction entre les deux poulies et en déduire les fréquences correspondantes.

Application numérique sur le cas de nos essais : (rapport de réduction de 2.44 pour le

moteur DV€6.)

Nous obtenons donc le tableau de fréquence d’excitation en flexion / contre-flexion suivant :

Vitesse VBQ (tr/min Vitesse (tr/min) Galet Vitesse (rad/sec) fréquence (Hz)

0 0 0 0

1000 2309,52381 241,8527678 218,2227222

1500 3464,285714 362,7791517 327,3340832

2000 4619,047619 483,7055356 436,4454443

2500 5773,809524 604,6319194 545,5568054

3000 6928,571429 725,5583033 654,6681665

3500 8083,333333 846,4846872 763,7795276

4000 9238,095238 967,4110711 872,8908886

Tableau 3: Calcul de la fréquence d'excitation de la courroie

tenroulemen

g

anglef

ω=



c. Spécification des essais

Le moteur sur lequel je travaille est le DV€6 (courroie Gates MT610). La première étape pour la réalisation des essais est de recenser l’ensemble des informations relatives aux composants de l’entrainement des accessoires (notamment sur le tendeur, la courroie ainsi que le VBQ).

constantes DV€6/5 Valeurs

rayon galet (mm) 33,6

Angle d'enroulement(°) 63,5

Longueur courroie (mm) 1000

Diamètre VBQ 155,2

épaisseur courroie (mm) 4,6

largeur courroie (mm) 21,36

Ymax=h1(mm) 2,45

Tableau 4: Paramètres Façade DV€6

� Calcul des vitesses d’excitation

L’objectif est de calculer la vitesse linéaire maximale d’excitation de la courroie (donc de l’EPDM). La courroie est excitée en flexion / contre-flexion sur l’enroulement. (Voir illustration ci-dessous)

Le comportement de la courroie en déformation en entrée sur la courroie et en sortie de

poulie.

En entrée et sortie d’un élément de la courroie sur la poulie la déformation est nulle car il n’y a pas flexion de l’élément.

Dès que l’élément de la courroie est sur la poulie, la déformation y est maximale sur la fibre neutre (ymax) et nulle sur la fibre basse (voir profil de déformation).

On peut ainsi modéliser la courbe de la déformation de l’EDPM de la courroie par la figure ci-dessous.

Figure 23 : Modélisation sinusoïdale de l’évolution déformation de l’EPDM

Sortie 0% déformation Entrée : 0% déformation

ε(y) déformation variant en fonction de la hauteur sur la

poulie

l

lmaxmax

∆=ε

Vrai évolution de la déformation

Modélisation sinusoïdale de la déformation

α*r

εimp(%)

0 x

l=α*r



L’évolution de la déformation est modélisée sous forme d’un mouvement sinusoïdal. La vitesse de déformation est un Dirac en raison de l’évolution de la déformation. Elle

représente donc la dérivée de la déformation.

Figure 24 : Profil de l’évolution de la vitesse de déformation On prend le déplacement x pour pouvoir faire la dérivée. Si on considère l’évolution du

déplacement de l’EPDM sur une demi-période comme étant un mouvement sinusoïdal, on a l’équation du mouvement suivant:

Pour avoir l’équation de la vitesse nous dérivons l’expression du déplacement. On a :

La vitesse maxi est obtenue donc pour :

Ainsi, la vitesse (mm/s) d’excitation de nos essais se calcule par :

l= α*r : longueur de l’arc d’enroulement correspondant à la longueur de l’éprouvette lors des essais.

La déformation imposée après calcul est de 3.5% dans la 1/2 période T.

La vitesse d’excitation dépend de la fréquence, de la déformation imposée et de la

longueur de l’éprouvette. Ayant l’ensemble de ces données d’entrée il nous est possible d’en déduire l’ensemble des vitesses maximales d’excitation de l’EPDM. (Voir tableau suivant)

)2sin(*2max f

lx π∆= ⇔ )2sin(*

2max fl

l

l

x π∆= ⇔ )2sin(*2

maxf

imp πε

ε =

)cos(**max fflv ππ∆=

1)cos( =fπ

lfvflv imp ***** maxmaxmaxmax πεπ ==∆=

lfv imp ***maxmax πε=

x

v (m/s)

α*r

Vrai évolution de la vitesse de déformation

Modélisation sinusoïdale de la vitesse de

déformation par dérivation

maxv



Vitesse VBQ (tr/min

fréquence (Hz)

fréquence/4000 (Hz)

Vitesse linéaire courroie (m/s)

Vitesse (mm/s)

0 0 0 0 0

1000 218,2 0,0545 0,00102 1,028

1500 327,3 0,0818 0,00154 1,542

2000 436,4 0,1091 0,00205 2,056

2500 545,6 0,1363 0,00257 2,570

3000 654,7 0,1636 0,00308 3,085

3500 763,8 0,1909 0,00359 3,599

4000 872,9 0,2182 0,00411 4,113

Tableau 5: Vitesse d’excitation pour une déformation de 30% avec l=20mm

La machine de traction ne permettant pas d’aller au-delà de 10mm/s en vitesse et en dessous de 30% de déformation pour une question de précision, il a fallu réduire la fréquence en la divisant par 4000 (étude à basses fréquences) et de faire l’étude avec des déformations allant au-delà de 30%.

� Plan/Matrice d’essais L’objectif à ce stade est de faire des essais d’hystérésis à cette valeur de déformation

imposée et selon les fréquences / vitesses d’excitation (flexion / contre-flexion de la courroie en traction).

L’éprouvette d’essais

Figure 25: Eprouvettes d’essais

Les éprouvettes sont normalisées par le laboratoire d’essais.

Le plan

La limite minimale en déformation qu’on peut traiter avec le moyen est de 30%. Cette

limite est due au fait qu’en dessous de cette valeur, la précision des résultats n’est pas garantie. Nous fixons la déformation imposée sur une plage de valeur de 30% à 60% par un



pas de discrétisation de 10%. Pour chaque déformation nous calculons les vitesses de déformation correspondant selon la fréquence considérée.

Ta

ille

ép

rou

ve

tte

L0=

20

mm

Fréquence

d’excitation (Hz)

Essais pour

différentes vitesses

(mm/s) à 30% de

déformation

Essais pour


(mm/s) à 40% de

déformation

Essais pour


(mm/s) à 50% de

déformation

Essais pour


(mm/s) à 60% de

déformation

0,055 1,0284 1,3711 1,7139 2,0567

0,109 2,0567 2,7423 3,4278 4,1134

0,164 3,0851 4,1134 5,1418 6,1701

0,218 4,1134 5,4845 6,8557 8,2268

Tableau 6: Configuration finale des essais pour éprouvettes de type H2 (déformation : 30% à 60% et vitesse : 1000 à 4000tr/min)

Dans ce tableau chaque fréquence d’excitation correspond à un régime.

� La réalisation / résultats des essais

Les essais sont réalisés au centre technique de PSA Peugeot Citroën de Vélizy en collaboration avec le service Matériaux Plastiques Liquides et Caoutchoucs (MPLC).

Ces essais consistent à étirer les éprouvettes du type haltère, sur une machine d’essai de

traction (voir annexe 3) capable d’assurer une vitesse de déplacement constante (jusqu’à 500mm/min) et permettant de déterminer les contraintes correspondant à des allongements de 30%, 40%, 50%… Les essais sont réalisés à température ambiante de 23°.

La précision de la machine de traction est telle que l’erreur dans la mesure de la

contrainte lue reste inférieure à 2%. La mesure de l’allongement est faite à l’aide d’un extensomètre optique (utilisé préférentiellement par rapport à l’extensomètre mécanique pour une meilleure précision).

Les éprouvettes, découpées dans le sens des fibres de l’EPDM, sont excitées jusqu’au

5eme cycle qui correspond au cycle de stabilisation. Les mesures sont toujours répétées 2 fois afin de pouvoir garantir une bonne précision.

La machine sort des contraintes exprimées en (Mpa) en détectant l’effort à chaque

combinaison de vitesse et déplacement grâce à un capteur de force.



Figure 26: Résultats essais tractions échantillon EPDM à 1000tr/min Les résultats des hystérésis sont obtenus dans un tableau Excel, avec l’ensemble de

caractéristiques géométriques de l’EPDM, les contraintes, les déformations, les temps, les déplacements... Ci-dessous les résultats d’hystérésis à 1000tr/min sur la plage de 30% à 60% pour les premières mesures sur les 5 cycles. (Voir Annexe 7 pour l’ensemble des résultats)



d. Méthode de posttraitement des PMF par amortissement

Dans cette partie, il s’agit d’expliquer la méthode de calcul de PMF sur les hystérésis. Il y a deux parties : une partie d’exploitation des essais et une partie d’extrapolation (fréquences et déformation) et intégration sur le volume vrai de l’EPDM.

� Etude analytique et application sur moteur DV€6

Géométrie de l’éprouvette des essais

Figure 27: Normalisation des éprouvettes par CIMB/IMPM

Les éprouvettes sont normalisées par le laboratoire d’essais ; l’éprouvette utilisée est du

type haltère (H2).

Résultats sur la partie EPDM vé de courroie (ceux de la partie du dos de courroie ne sont pas exploités ici)

� Hystérésis (contrainte-déformation) sur le 5eme cycle

La contrainte est calculée par :

)Section(m

)(effort=(Pa)Contrainte

2

x(%)tàallongemenpour x(%)àt allongemenpour

N



� Evolution à iso fréquence

Figure 28: Hystérésis évolution à iso fréquence

Il y a une nette différence entre les hystérésis suivant l’évolution de la déformation imposée. Cela montre une évolution importante des PMF en fonction de la déformation. Il est donc possible d’extrapoler les essais vers les bonnes plages de fonctionnement de la courroie.



� Evolution à iso déformation

Figure 29: Hystérésis évolution à iso déformation

A iso-fréquence, l’évolution entre les hystérésis est moins visible. Cela est dû au fait que les essais sont réalisés à très basses fréquences. Une possibilité d’extrapolation existe mais elle est moins évidente à réaliser.

� Energie dissipée

Ici les PMF sont calculées en watt par :

εσεε

εdfEd

f

imp ∫ ⋅=0

),(

Avec : σ contrainte normale en Pa ε déformation instantanée en %



Cette énergie Ed correspond à l’énergie dissipée par densité de volume en Pa*% ce qui

correspond à des J/m3. Elle est obtenue par le calcul de l’aire de l’hystérésis correspondant

à chaque combinaison de fréquence et de déformation. Le calcul d’aire est réalisé sur Matlab

avec la fonction « Polyarea ».

Energie dissipée en Joules/m3

Figure 30: Puissance dissipée en joule par la

traction de l'EPDM Energie dissipée en Watt/m3

Figure 31: Puissance dissipée en watt par la traction de l'EPDM

Ces résultats intermédiaires sont une exploitation directe des PMF sur la plage d’essais. Ils seront, par la suite, extrapolés et intégrés dans les bonnes conditions de fonctionnement.

Ed/1e5

Déformation(%)

30% 40% 50% 60%

Fré

qu

en

ce

(Hz)

0,055 2,1219 2,2053 2,2909 2,2587

0,109 3,5527 3,5589 3,9242 3,7117

0,164 4,3688 4,8810 5,1011 5,2325

0,218 5,5396 5,6149 5,6232 6,3432

Ed/1e5

Déformation(%)

30% 40% 50% 60%

Fré

qu

en

ce

(Hz)

0,055 0,1010 0,2005 0,3030 0,3963

0,109 0,1692 0,3235 0,5191 0,6512

0,164 0,2080 0,4437 0,6747 0,9180

0,218 0,2638 0,5104 0,7438 1,1128



Extrapolation (en fréquences et en déformations) et intégration sur le volume

Maintenant, pour passer à la bonne géométrie de l’EPDM de la courroie en

fonctionnement, on intègre sur le volume. Mais avant cette étape il faut d’abord extrapoler les essais sur la bonne plage de valeur de fréquence (basses fréquences vers hautes fréquences) et de déformation (30% à 60% vers 0% à 100%) c'est-à-dire on définit la fonction énergie en densité de volume sur le même domaine de fonctionnement que la courroie.

Ainsi, nous pouvons passer à l’intégration sur le volume de l’énergie (Ed). Ed est fonction de la fréquence d’excitation et de la déformation imposée. ε : La déformation varie en fonction de la hauteur

εσεε

εdfEd

f

imp ∫ ⋅=0

),(

Ed est défini en Joules/m3

Avec et et

Avec f la fréquence (Hz), ωg vitesse de rotation galet (rad/s) et α angle d’enroulement (rad).

L’énergie Ec de l’EPDM en fonctionnement vaut :

( )∫∫∫=v

impimp dVyfEdyfEc )(,))(,( εε

( )∫ ∫ ∫=x y z

impimp dzdydxyfEdyfEc *)(,))(,( εε

⇔

( )∫ ∫ ∫=r y e

impimp dzdydxyfEdyfEcα

εε0 0 0

max

)(,))(,(

L’énergie Ed ne dépend ni de la variation suivant x, ni de la variation suivant z. L’intégrale suivant ces deux bornes deviennent alors des intégrales d’une constante. Par conséquent :

iimpiimp

imp yy

y maxmax

max)( ε

εε +−=

αωg

f =g

iimpr

y

l

l maxmax =∆=ε

Ligne neutre : Câblé

Traction dans l’EPDM

Compression dans le dos

h1

Profil de déformation

Z

X Y

iimp maxε

)( yimpε



( )[ ] [ ][ ]∫=max

000 **)(,))(,(

yer

impimp dyZXyfEdyfEcαεε

[ ] [ ] ( )[ ] ( )[ ]∫∫ ==maxmax

0000 *)(,****)(,**))(,(

y

imp

y

imper

imp dyyfEderdyyfEdZXyfEc εαεε α

Avec f : la fréquence (Hz) ; r : rayon de galet ; α : angle d’enroulement (rad) ; e : largeur de

courroie.

L’énergie de la partie de l’EPDM de la courroie devient alors :

( )[ ]∫=max

0

*)(,***))(,(y

impimp dyyfEderyfEc εαε

Si on veut la puissance en watt on dérive par le temps

[ ] ( )[ ]dt

dyyfEderd

dt

yfEcdPc

y

imp

imp

==∫max

0

*)(,***))(,(

εαε

Dans cette dérivation, seul alpha α (angle d’enroulement) dépend du temps (les autres paramètres son indépendant du temps). La puissance devient alors:

( ) ( )[ ]∫=max

0

*)(,***y

imp dyyfEderdt

dPc εα

Or

( )vrr

dt

d == ** ωα

Avec v vitesse de défilement de la courroie (m/s)

( )[ ]∫=max

0

*)(,***y

imp dyyfEdervPc ε

Etant donnée qu’on connait la fonction qui est définie par :

On peut donc procéder à un changement de variable :

Donc l’énergie dissipée devient :

iimp

iimp

imp yy

y maxmax

max)( ε

εε +−=

[ ]

+−= iimp

iimpimp y

ydyd max

max

max)( εε

ε impiimp

dy

dy εε

*max

max−=⇒

)(yimpε



- En Joules (Ec)

∫

−=iimp

impimpiimp

imp dEdery

yfEcmax

0max

max *,****))(,(ε

εεαωα

εε

- En Watt (Pc)

∫

−=iimp

impimpiimp

dEdey

vPcmax

0max

max *,***ε

εεαω

ε

Après avoir postraité les essais (et avoir obtenu la fonction Ed), on peut intégrer

numériquement via Matlab la fonction Ed pour obtenir l’énergie et la puissance dissipées. Mais au préalable il faut extrapoler les essais sur la bonne plage de valeur de fréquence

(basses fréquences vers hautes fréquences) et de déformation (30% à 60% vers 0% à 100%).

Résultats

� Résultat extrapolation

L’extrapolation donne une

Cartographie de puissance

pour tout type de combinaison

de fréquences et de déformation

imposée donc pour tout type de

façade.

Figure 32: Puissance dissipée extrapoler sur les conditions de fonctionnement



� Energie dissipée de la courroie (EPDM) en fonction du régime (fréquence)

Figure 32: Puissance dissipée en watt de l'amortissement structural des vés l'EPDM

Figure 33: Puissance dissipée en joule de l'amortissement structural des vés l'EPDM

L’ordre de grandeur et la tendance des PMF est cohérente. Cela a été confirmé par des

résultats d’essais (confidentiels) réalisés par un membre de l’équipe CEAD dans son ancienne entreprise. Je pouvais consulter les résultats mais pas les récupérer.



� Le code de posttraitement sur Matlab

Le programme permet pour une matrice de résultats d’essais de traction EPDM (contrainte/déformation) de calculer l’énergie dissipée par la flexion / contre-flexion de la courroie d’accessoires sur le galet tendeur.

Les paramètres d’entrée du code Matlab sont : maxy

: Hauteur de l’EPDM (mm)

iimpmaxε : Déformation imposée (%)

e : Largeur de courroie (mm/s)

f : Fréquence (ou vitesse) de défilement de courroie (Hz) Ed : Résultats d’hystérésis (contrainte et déformation)

r : Rayon de galet (mm)

α : Angle d’enroulement (°)

(Paramètres d’entrée dans le code : Voir annexe 5-2)

Tableau des paramètres d’entrée pour DV€6 classique

Figure 33: Logigramme du code de posttraitement des PMF par amortissement structural

Le code donne en sortie un abaque de puissance dissipée / PMF (fréquence,

déformation imposée). Cet abaque permet d’estimer les PMF dissipées par amortissement pour tout type de façade d’accessoires sur toute la plage moteur.

Vés



5 VALIDATION DU POSTTRAITEMENT PMF Pour donner un sens à mon projet, une étude comparative a été effectuée afin de valider

les codes de calcul mis en place. Cette comparaison est faite entre les résultats des PMF calculées par l’outil et celles obtenues par des essais physiques (Voir annexe 4) réalisés sur un banc de caractérisation des PMF moteur (sur la même architecture de façade d’accessoires).

Les validations sont faites sur les PMF globales de la façade d’accessoires ; les deux autres parties développées par mon tuteur ont été intégrées pour évaluer les PMF globales.

Ces essais physiques étaient faits bien avant la mise en place du modèle de calcul et les résultats étaient déjà disponibles. Cela a permis d’éviter la mise en place d’essais complémentaires qui représenterait un surcoût et une perte de temps.

La validation est faite sur un seul modèle de façade ce qui est suffisant pour positionner le code en fiabilité et non en robustesse.

Le graphe ci-dessous montre la comparaison fait :

Figure 34: Corrélation du modèle numérique aux Essais physiques

A première vue, les résultats d’essais présentent une bonne cohérence générale par rapport aux calculs… En effet, l’écart de PMF (entre le modèle de calcul prédictif que j’ai développé et les résultats d’essais physiques) est principalement dû à la non prise en compte dans mon modèle des pertes électromagnétiques au niveau de l’alternateur (qui sont présentes lors de l’essai puisque la façade d’accessoires entraine l’alternateur), des pertes aérauliques des ventilateurs de l’alternateur qui sont là pour refroidir la machine lorsque celle-ci débite du courant et la trainée au niveau du vilebrequin qui ne sont pas quantifiables dans Dynacc. Les pertes aérauliques varient en fonction de la vitesse ce qui peut corriger probablement l’écart de pente. Nous avons donc une garantie quant à la fiabilité des résultats en termes de grandeur. Mais en l’état actuel, il est impossible de se prononcer sur la robustesse et la précision des résultats.



Ainsi, les modèles n’étant validés avec un niveau de confiance suffisant, l’outil n’est pour le moment pas utilisable pour prédire catégoriquement les PMF et ainsi pouvoir arbitrer et optimiser les architectures d’entrainement par courroie d’accessoires en termes de PMF.



6 CRITIQUES ET AMELIORATIONS DES MODELES L’outil répond, dans son état actuel, au besoin initial. Mais l’étude peut être critiquable et

quelques améliorations et ajouts semblent importants. Les paragraphes suivants en font état.

Modèle PMF glissement courroie

La partie glissement est une partie d’exploitation donc il s’agit d’extraction de données de

simulation à posttraiter. Sur cette partie, c’est au niveau du couple de trainée non maitrisé dans dynacc qu’il faut avoir un recul. En effet, dynacc n’est pour le moment pas bien recalé pour sortir les bons couples de trainée du VBQ (il y a une surestimation de ce couple dans Dynacc. Ce qui peut avoir de l’influence sur le résultat de calcul des PMF dues au glissement courroie-poulies : c’est à vérifier.

Une piste envisageable d’une solution à ce problème est de continuer à affiner les travaux sur le recalage du modèle dynacc que j’avais débuté. En effet ce recalage allait dans le sens de la correction de ce phénomène.

Le doute sur la robustesse du modèle PMF glissement, pourra être levé une fois ce phénomène couple de trainée maitrisé.

Modèle PMF amortissement structurel courroie

La partie amortissement est une partie ou bons nombres d’hypothèses ont été faites, à

savoir : - Les hypothèses RDM

� profil de déformation imposée de l’EPDM � profils de vitesse d’excitation (vitesse maxi)

- Les hypothèses d’extrapolation des essais vers les vraies conditions de fonctionnement de la courroie.

- Les hypothèses en considérant la courroie sans vés (voir figure ci-dessous)

Les impacts sur les PMF de ces hypothèses n’ont pas été évalués. Il peut y avoir des risques d’erreurs qui peuvent provenir de ces hypothèses.

Pour lever les sources d’erreurs dues aux hypothèses, il est important d’estimer leur pourcentage.

- Sur la partie d’extrapolation, il suffit de réaliser des essais avec une machine de traction avec des limites plus élevées (c'est-à-dire capable de faire des essais à hautes fréquences et des petites déformations).

- Sur les vés, il suffit d’affiner l’intégration en volume par rapport à la largeur (prendre en compte le profil de vés qui varie suivant la hauteur y).

- Sur la partie RDM, c’est moins évident parce que, remettre en cause la démarche, obligerai à refaire l’étude entièrement avec une autre approche ce qui peut prendre énormément du temps.



La validation

La validation du code de calculs PMF sur cette définition spécifique de façade d’accessoires du DV€6STT est adéquate pour faire une première évaluation des ordres de grandeurs, mais cette unique configuration de façade DV€6STT reste évidemment insuffisante pour évaluer la robustesse du modèle.

Ainsi, il serait nécessaire par la suite de tester le modèle avec plusieurs architectures de façade d’accessoires à différents chargements et de les corréler avec de résultats d’essais physiques. Il serait aussi nécessaire d’évaluer les pertes aérauliques, les pertes électromagnétiques et corriger le couple de trainée du VBQ dans dynacc afin de donner l’écart en absolu et en relatif entre les essais physiques et le code de calcul.

Les tâches d’améliorations ne devraient pas être difficiles à réaliser vu que la

méthodologie est entièrement développée. L’amélioration pourrait être réalisée par un stagiaire bac+3 à bac+5.



7 BILAN ET PERSPECTIVES PERSONNELS

J’ai rencontré quelques difficultés pour la mise en place du modèle de calcul PMF, j’ai aussi développé des compétences et connaissances avec l’étude qui m’était confiée.

Difficultés rencontrées et points critiques

- La programmation était très longue et un peu compliquée à réaliser sur les deux modèles, mais avec une certaine maitrise des logiciels (Matlab, Scilab) grâce à des travaux pratiques et des projets à l’ESIPE, ça restait réalisable dans les temps que je m’étais impartis.

- Les calculs étaient complexes et difficiles à modéliser (notamment en ce qui concerne la partie amortissement structurel) car le problème est non linéaire et cela demandait de faire des nombreuses hypothèses qui restent aujourd’hui à valider.

- Les informations sur la machine de traction n’étaient pas disponibles en bloc, elles me parvenaient au fur et à mesure de l’étude, ce qui avait pour conséquence une remise à plat et à zéro des calculs que j’avais entrepris. Ce qui a d’ailleurs impacté mon planning prévisionnel à plusieurs reprises (voir annexe 6).

Compétence / connaissance / qualité

Ma mission sur les PMF se révèle très efficace du fait de son contenu scientifique et

technique. En effet, elle m’a permis d'utiliser différentes méthodes et outils scientifiques et technologiques d'innovations comme les plans d'expériences, l’étude des matériaux, les transmissions par courroies ainsi que de comprendre les phénomènes physiques d’un matériau viscoélastique et les dissipations d’énergies associées. Elle m’a permis aussi d’élargir mes connaissances dans la mécanique automobile qui est au cœur de notre formation académique. J’ai pu aussi développer des compétences sur la simulation numérique du comportement dynamique d’un système non linéaire.

Par ailleurs, j’ai pu me rendre compte de l’importance d’un banc d’essais et connaitre le

déroulement d’une campagne d’essais. En effet, il a été nécessaire de prendre en compte la planification des essais dans le planning prévisionnel pour avoir les résultats en temps et en heures pour pouvoir poursuivre le développement du modèle et atteindre l’objectif final.

Cette mission est presque un complément pour ma formation académique. En effet j’ai pu étudier un système que je n’ai jamais eu l’occasion d’analyser lors de ma formation universitaire. Néanmoins, tous les outils scientifiques que j’ai utilisés ont été maitrisés lors de la formation académique, ce qui montre la complémentarité entre la formation universitaire et une formation de type apprentissage dans l’entreprise.

L’étude que j’ai menée sur l’entrainement des accessoires pourrait servir en partie à optimiser la transmission des accessoires en termes de PMF. Elle participe à l’innovation à la dimension environnementale de l’entreprise. En effet l’innovation dans le domaine de l’automobile est aujourd’hui basée sur la réduction de la consommation de carburant dont un des leviers incontournables est la réduction des PMF.



Avec l’ensemble des compétences mobilisées je pourrais, après cette mission chez PSA, m’orienter vers un métier d’ingénieur purement calculs/simulations/essais sur le GMP automobile.



8 CONCLUSION Ce rapport a présenté la démarche et la mise en place d’un outil de prédimensionnement

en avant-projet permettant l’évaluation des PMF d’une façade d’accessoires de moteur. Ce modèle se décompose en deux sous modèles : un modèle de PMF qui évalue les pertes dues au glissement de la courroie et un modèle de PMF qui évalue les pertes dans l’amortissement structurel de la courroie. Les modèles PMF au niveau des roulements et des tendeurs ont été développés par mon tuteur et sont complémentaires à mes travaux.

Dans l’ordre chronologique, les points suivants ont été abordés :

- Une explication détaillée du domaine de travail à savoir l’entrainement des accessoires

et particulièrement le code de calcul dynamique associé. - Une présentation des modèles de PMF développés à savoir le modèle de PMF

amortissement structurel et le modèle PMF glissement courroie. - Une partie dédiée à la validation et aux critiques des modèles

Les conclusions à retenir sont que les calculs développés par le modèle de pertes ont été

corrélés à des résultats d’essais physiques réalisés sur un banc de caractérisations. Des écarts existent entre les résultats d’essais physiques et le modèle numérique mais ces derniers peuvent être expliqués par le fait que le modèle de pertes ne prend pas en compte les pertes liées au système électromagnétique et aéraulique présent dans l’alternateur et probablement le problème lié au couple de trainée au niveau du VBQ dans le logiciel Dynacc. Néanmoins, les ordres de grandeur sont respectées voir prometteurs puisqu’ils restent au voisinage des ordres grandeurs attendus. Ainsi, c’est la robustesse du modèle qui reste à valider.

Mais comme tout projet, il reste bien entendu des possibilités de développement futur.

Notamment, la prise en compte des pertes électromagnétiques et aéraulique de l’alternateur dans le modèle (ou son exclusion dans les essais physiques), ainsi que la correction du couple de trainée au niveau VBQ qui ne semble aujourd’hui pas très bien estimé dans le logiciel Dynacc. Quoi qu’il en soit, le modèle est quasi-complet tel qu’il est, et le passage vers les utilisateurs principaux sera opéré, sous forme d’une petite formation.

D’un point de vue technique, cet apprentissage m’a permis de prendre conscience des enjeux énergétiques et environnementaux actuels et de l’importance de maitriser les pertes au sein des systèmes mécaniques. Du point de vue personnel, il m’a énormément appris tant, d’un point de vue humain notamment sur les compétences et connaissances acquises, que dans la construction de mon projet professionnel.

Finalement, cette étude m’a permis, au travers d’un sujet d’étude innovant et motivant, un apprentissage important de la vie quotidienne du travail dans un bureau d’études dans le milieu industriel notamment l’automobile.



9 BIBLIOGRAPHIES/REFERENCES

• http://www.psa-peugeot-citroen.com/fr

• http://docinfogroupe.inetpsa.com

• Guide de l’utilisateur de dynacc, Modélisation des façades d’accessoires par Stéphane RENGADE, Spécialiste Façade Accessoires CEAD

• Technique de l'ingénieur: http://www.techniques-ingenieur.fr

� Poulie et courroie de transmission : entrainement par adhérence,

Reference T.I: B5680 - Roland FARGES

� Travail Puissance et Mécanique, Reference T.I: R1830 - Jean Christophe Berge et Jean Andrze JEWSKI

� Comportement physique et thermomécanique des plastiques, Reference T.I: A3110 - Michel CHATAIN

� Essais Mécaniques des plastiques : Caractéristiques instantanées Reference T.I: AM3510 - Patricia KRAWCZAK



10 ANNEXES

ANNEXE 1: Résultats 1er semestre 2012 Groupe PSA



ANNEXE 2: Résultats études d’influences paramètres pour recalage Dynacc

- Plex L12 etude d’influence

PLEX CONCEPTION REALISE

Nom Pos_Tend Tpose Diam_VBQ Diam_Comp Diam_Alt Diam_Galet I_Alt Amort_C66 R_Courr I_Comp Amort_Tendeur

N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Essai1 240 400 116,4 91,05 42,525 50,4 0,002 4 13457 0,004 49,969

Essai 2 240 400 116,4 91,05 42,525 84 0,006 16 22428 0,001 78,281

Essai 3 240 400 130 125 70,875 50,4 0,002 4 22428 0,001 78,281

Essai 4 240 700 116,4 125 70,875 50,4 0,006 16 13457 0,004 78,281

Essai 5 240 700 130 91,05 70,875 84 0,002 16 13457 0,001 49,969

Essai 6 240 700 130 125 42,525 84 0,006 4 22428 0,004 49,969

Essai 7 260 400 130 125 42,525 50,4 0,006 16 13457 0,001 49,969

Essai 8 260 400 130 91,05 70,875 84 0,006 4 13457 0,004 78,281

Essai 9 260 400 116,4 125 70,875 84 0,002 16 22428 0,004 49,969

Essai 10 260 700 130 91,05 42,525 50,4 0,002 16 22428 0,004 78,281

Essai 11 260 700 116,4 125 42,525 84 0,002 4 13457 0,001 78,281

Essai 12 260 700 116,4 91,05 70,875 50,4 0,006 4 22428 0,001 49,969

- Hierearchisation des influences



ANNEXE 3: Banc d’Essais de traction dynamique de l’EPDM

ANNEXE 4: Essais physiques PMF Entrainement d’Accessoires à vide réalisés en interne

Comparaison Frottement à vide

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Régime [tr/min]

Co

up

le d

e F

rott

em

en

t [N

.m]

Facade DVE5 Série Facade DVE6 Facade DVE5 STT



ANNEXE 5: Données d’entrées sur les routines

- ANNEXE 5.1 : Données d’entrées Code PMF amortissement

- ANNEXE 5.2 : Données d’entrées Code PMF glissement



ANNEXE 6: Planning du Projet



ANNEXE 7: Résultats essais PMF par amortissement structurel - EPDM Dos de courroie

- EPDM vés de courroie

Con

trai

nte

(MP

A)

Con

trai

nte

(MP

A)

Déformation (%)

Déformation (%)



Documents

Mamadou Sarr Memoire-Ingenieur GM3 ESIPE - DoYouBuzz · 2013. 4. 11. · DCTC/CMEG/CHBM/UEC-CEAD 8/10/2012 Page 6 1 CONTEXTE Dans le cadre de ma formation d'ingénieur par apprentissage