Determination of the Stabilized Response of a Structure Undergoing. Thermomechanical Loads by a Direct Cyclic Method ; applying to automotive cylinder head design.

Détermination de la réponse asymptotique d'une structure anélastique soumise à un chargement thermomécanique cyclique.

Benjamin Pommier (1)

1 LMS - Laboratoire de mécanique des solides

In order to predict engine cylinder head lifetime, we propose a new method to solve problems of structures undergoing thermal-mechanical load cycles which lead to fatigue. This alternative strategy to the classical incremental method, the direct cyclic algorithm, permits to determine directly the asymptotic response of a structure subjected to cyclic thermal-mechanical loads, without simulating the transient cycles during which the structure shakedowns elastically or plastically. The algorithm derives from the Large Time Increment Method proposed by Ladevèze (Ladevèze), which is based on the separation of the resolutions of the global and local equations, and the cyclic method developed by Akel and Nguyen (Akel, 1989), which uses the periodicity property of the asymptotic solution. The direct cyclic algorithm has been implemented in Abaqus V6(Abaqus Inc). Analysis of an engine monocylinder shows interest of such method.

Dans le cadre du dimensionnement à la fatigue thermomécanique des culasses automobiles, nous proposons une méthode de simulation des structures soumises à des chargements cycliques. Cette méthode, alternative aux méthodes classiques (comme la méthode incrémentale) permet de résoudre des problèmes thermomécaniques cycliques non-linéaires. Il s'agit d'une Méthode Cyclique Directe qui consiste à rechercher directement la solution asymptotique d'une structure anélastique soumise à un chargement thermomécanique périodique, sans suivre l'histoire du chargement. Elle est fondée sur les techniques de grand incrément de temps [Ladevèze et al.], en prenant en compte la périodicité de l'état limite [Nguyen et al.] et la transformation de Fourier. Cette méthode permet des gains de temps importants pour les structures comprenant un grand nombre de degrés de liberté. Un développement de cette méthode dans une version commerciale d'Abaqus, a permis de montrer la faisabilité de cette approche dans le cas de la simulation d'une culasse.

Mots clés: Numerique; Cyclique; Fatigue; Directe

Mots clés: Numerical; Cyclic; Lifetime; Direct

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]; Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]; Mécanique des matériaux [physics.class-ph]; Mécanique des matériaux [physics.class-ph]

Benjamin Pommier. Détermination de la réponse asymptotique d'une structure anélastique soumise à un chargement thermomécanique cyclique.. Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]. Ecole Polytechnique X, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00004229⟩