Model of tire/road contact for the bearing noise forecast
Modèle de contact pneumatique/chaussée pour la prévision du bruit de roulement
Résumé
These last twenty years car manufacturers gradually reduced the noise emitted by the vehicles by an action on the sources of mechanical origin (reduction of the engine noise, better design of the transmissions and improvement of the silencers...). It proves now that the noise of tyre/road contact is the principal source of the noise at speeds greater than 50 Km/h. The generation of the contact noise has sources in many phenomena implying complicated mechanisms. One of the principal phenomena is vibrations of the tire due to the roughness of the roadway. To model the vibrations of the tire, it is necessary to know the vibration behaviour of the tire and to know the contact forces. The contact problem between a tire and a roadway is a three-dimensional dynamic contact which is difficult to model in full details. The models of contact with the roadway used call upon a simple 2D modeling and the existing models of 3D contact are too heavy to be calculated. In this thesis we make a contribution to study the contact forces generated by the influence of the roadway roughness in order to have a good approximation of the tire vibrations sources and to predict the noise. We developed a 3D semi analytical model which was validated by experiments for an elastic and viscoelastic contact with various shapes. The experimental and numerical validation of the model for an elastic multipoint contact was studied. We finished by an application of the method to solve a contact problem on a model profile of roadways.
Ces vingt dernières années les constructeurs d'automobiles ont réduit progressivement le bruit émis par les véhicules par une action portant sur les sources d'origine mécanique (réduction du bruit du moteur, meilleure conception des transmissions, amélioration des silencieux...). Il s'avère maintenant que le bruit de contact pneumatique/chaussée est la source principale des nuisances sonores à plus de 50 Km/h. La génération du bruit de contact a comme sources de nombreux phénomènes impliquant des mécanismes compliqués. L'un des principaux phénomènes étant les vibrations du pneumatique dues à la rugosité de la chaussée. Pour modéliser les vibrations du pneumatique, il faut connaître d'une part le comportement vibratoire du pneumatique et d'autre part les forces de contact. Le problème de contact entre un pneumatique et une chaussée est un contact dynamique tridimensionnel qui est difficile à modéliser dans toute sa généralité. Les modèles de contact avec la chaussée utilisés font appel à une modélisation simple en 2D et les modèles de contact existant en 3D sont trop lourds pour le calcul. Dans ce mémoire on apporte une contribution à l'étude des forces de contact engendrées par l'influence de la rugosité de la chaussée et ceci afin d'avoir une bonne approximation des sources de vibrations du pneumatique et prédire le bruit de roulement. On a développé un modèle semi analytique 3D qu'on a validé expérimentalement pour un contact ponctuel élastique et viscoélastique avec différentes formes de pointes de contact. La validation expérimentale et numérique du modèle pour un contact multipoints élastique a été abordée. On a terminé par une application de la méthode pour résoudre un problème de contact sur des profils de chaussées modèles.
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