Study of the Mechanical Behavior of an Automobile Brake Disc

An automobile brake disc brought into contact with the pads, mechanical stresses are imposed on the contact surface. These stresses can cause degradation by fatigue, rupture, wear, propagation of cracks. Modeling the numerical results makes it possible to recognize this damage in order to improve the braking system, extend its service life, reduce the cost of maintenance and make it more reliable. The aim of our study concerns modeling and numerical simulation using ANSYS 14.5 software based on the finite element method under the influence of certain essential parameters on the braking behavior of the torque as a function of geometric parameters, properties mechanical, boundary conditions, type of loading applied, type of materials chosen and type of analysis carried out in braking torques (ventilated drilled disc / pads and ventilated grooved disc / pads), upon contact with a disc in rotation with a plate which represents the friction body on the disc. The behavior of the torque during braking was analyzed in terms of stresses and deformations, and displacements, the comparison between the two types of discs was also discussed

Contribution à la modélisation probabiliste des propriétés géo-mécaniques des sols pour l’analyse de la fiabilité structurelle des fondations et conduites enterrées

This present study synthesizes a numerical approach to optimize foundation systems design and underground pipes based on the combination of elastoplastic soil behavior and probabilistic modeling of its geo-mechanical characteristics. Also, this work allows quantifying the effects of soil spatial variability on the mechanical and structural reliability of civil engineering infrastructures anchored at shallow depths in the ground. The illustrated simulations are based on simultaneous combination of the elastoplastic soil behavior and its spatial variability. The obtained results show that the probabilistic analysis of the spatial variability of soil properties into structure numerical modeling has a significant effect on the structural responses of civil engineering infrastructures, mainly if the structure length is relatively significant.Cette présente étude synthétise une approche numérique permettant d’optimiser la conception des systèmes de fondation et des conduites souterraines sur la base de la combinaison entre le comportement élastoplastique du sol et la modélisation probabiliste de ses caractéristiques géo-mécaniques. Ce travail permet aussi de quantifier l’influence de la variabilité spatiale de ces propriétés géo-mécaniques sur la fiabilité mécanique et structurelle des infrastructures ancrées à faible profondeur dans le sol. Les simulations présentées sont basées sur la prise en compte simultanée de l’aspect élastoplastique du sol et la variabilité spatiale de ses propriétés géo-mécaniques. Les résultats montrent que l’analyse probabiliste de variabilité spatiale des propriétés du sol dans la modélisation numérique, présente une influence considérable sur les réponses des infrastructures d’autant plus, si l’ouvrage en question possède une longueur relativement importante.Cette présente étude synthétise une approche numérique permettant d’optimiser la conception des systèmes de fondation et des conduites souterraines sur la base de la combinaison entre le comportement élastoplastique du sol et la modélisation probabiliste de ses caractéristiques géo-mécaniques. Ce travail permet aussi de quantifier l’influence de la variabilité spatiale de ces propriétés géo-mécaniques sur la fiabilité mécanique et structurelle des infrastructures ancrées à faible profondeur dans le sol. Les simulations présentées sont basées sur la prise en compte simultanée de l’aspect élastoplastique du sol et la variabilité spatiale de ses propriétés géo-mécaniques. Les résultats montrent que l’analyse probabiliste de variabilité spatiale des propriétés du sol dans la modélisation numérique, présente une influence considérable sur les réponses des infrastructures d’autant plus, si l’ouvrage en question possède une longueur relativement importante

Contribution à la modélisation probabiliste des propriétés géo-mécaniques des sols pour l’analyse de la fiabilité structurelle des fondations et conduites enterrées

This present study synthesizes a numerical approach to optimize foundation systems design and underground pipes based on the combination of elastoplastic soil behavior and probabilistic modeling of its geo-mechanical characteristics. Also, this work allows quantifying the effects of soil spatial variability on the mechanical and structural reliability of civil engineering infrastructures anchored at shallow depths in the ground. The illustrated simulations are based on simultaneous combination of the elastoplastic soil behavior and its spatial variability. The obtained results show that the probabilistic analysis of the spatial variability of soil properties into structure numerical modeling has a significant effect on the structural responses of civil engineering infrastructures, mainly if the structure length is relatively significant.Cette présente étude synthétise une approche numérique permettant d’optimiser la conception des systèmes de fondation et des conduites souterraines sur la base de la combinaison entre le comportement élastoplastique du sol et la modélisation probabiliste de ses caractéristiques géo-mécaniques. Ce travail permet aussi de quantifier l’influence de la variabilité spatiale de ces propriétés géo-mécaniques sur la fiabilité mécanique et structurelle des infrastructures ancrées à faible profondeur dans le sol. Les simulations présentées sont basées sur la prise en compte simultanée de l’aspect élastoplastique du sol et la variabilité spatiale de ses propriétés géo-mécaniques. Les résultats montrent que l’analyse probabiliste de variabilité spatiale des propriétés du sol dans la modélisation numérique, présente une influence considérable sur les réponses des infrastructures d’autant plus, si l’ouvrage en question possède une longueur relativement importante.Cette présente étude synthétise une approche numérique permettant d’optimiser la conception des systèmes de fondation et des conduites souterraines sur la base de la combinaison entre le comportement élastoplastique du sol et la modélisation probabiliste de ses caractéristiques géo-mécaniques. Ce travail permet aussi de quantifier l’influence de la variabilité spatiale de ces propriétés géo-mécaniques sur la fiabilité mécanique et structurelle des infrastructures ancrées à faible profondeur dans le sol. Les simulations présentées sont basées sur la prise en compte simultanée de l’aspect élastoplastique du sol et la variabilité spatiale de ses propriétés géo-mécaniques. Les résultats montrent que l’analyse probabiliste de variabilité spatiale des propriétés du sol dans la modélisation numérique, présente une influence considérable sur les réponses des infrastructures d’autant plus, si l’ouvrage en question possède une longueur relativement importante

Using XFEM Techniques to Predict the Damage of aluminum 2024T3 notched under tensile load

The objective of this work is to analyze some geometrical effect to predict the damage of aluminum 2024T3 structure after validate numerical model by experimental test. The mechanical of damage behaviour under tensile tests of several plates with notches of various forms are investigated using an XFEM technique. The finite element analysis is performed to determine the failure load of these plates. Four different form of notched plates in another part of this work are reinforced by a thickness augmentation with different shapes around the notch. The results of the tensile analysis show that the reinforcements gives the best increase in failure load of each plates

Amorçage de fissures par fatigue-contact

The present thesis is a contribution to the knowledge of the shelling process caused by a contact fatigue. This phenomenon appears under a surface submitted to a quasi punctual loading and initiates at an inclusion which is the most probable site for crack initiation. The direction of propagation is associated with the stress distribution resulting from a complex loading. To understand this phenomenon, we present : a bibliographical study to collect the different works related to stress concentration, crack initiation criteria and the stress distribution in the vicinity of a defect. An experimental study for the simulation of crack initiation under the three modes of loading. A finite element calculation from which we have derived new initiation criteria. We have shown that they best fit the experimental results by comparison with those given in the literatureLa présente thèse est une contribution à la compréhension du phénomène d'écaillage provoque par la fatigue contact. Cette fatigue apparait en dessous d'une surface soumise à un chargement de contact quasi ponctuel, à partir d'une inclusion, site idéal pour l'amorçage de fissures. Souvent la direction d'amorçage et de propagation de fissures est associée à la répartition des contraintes résultant du chargement complexe. Pour mettre en évidence ce phénomène, nous avons entrepris: une étude bibliographique afin de recenser les différents travaux relatifs à la concentration des contraintes, aux critères d'amorçage et à la répartition des contraintes au voisinage d'un défaut. Une étude expérimentale simulant l'amorçage de fissures selon les trois modes de sollicitation. Un calcul aux éléments finis qui nous a permis de développer de nouveaux critères d'amorçage. Ces critères s'adaptent mieux aux résultats expérimentaux en comparaison avec ceux de la littératur

Evolution of stress intensity factors in mixed mode with presence of mismatch effect

In this study, numerical models based on finite-element method are developed for several applications of fracture mechanics. The use of cracked specimens formed by different material properties has allowed us to analyse the effect of the crack position to the interface and to have a well understanding of mismatch effect for the case of mixed mode of fracture. In other hand, we have noticed that it is very interesting to see the effect of the interface position and loading for the case of symmetrically cracked ring specimen under compression loading

Reliability Analysis-Based Stress Intensity Factors and Biaxiality Rates for Shallow Cracked Foundations in Interaction with Elasto-Plastic Soils

International audienceThe numerical modeling of soil–structure interaction systems for cracked foundations laying on nonlinear clay soils is performed by solving line spring model, using the method of exact series solutions. This semi-analytical approach is well known in fracture mechanics practice for the computation of structural responses near the crack tips, as well as for the calculation of normalized stress intensity factors (SIF). The effects of the crack topologies and soil material nonlinearity are analyzed especially on SIF and biaxiality rates (SBR) tendencies. A parametric study based on the variations of equivalent (SIF) for cracked foundations is discussed to investigate the prediction of failure occurrences for several cases of crack extensions and positions along shallow spread footing span. The numerical finding of this study can be potentially employed to direct engineers and researchers to optimal solutions for revamping design works, as well as in the improvement of mechanical reliability of cracked foundations mainly the ones of strategic industrial parts of petrochemical and nuclear infrastructures