Paramètres de charge

Les paramètres de charge comprennent la vitesse, le nombre de cas de charge appliqué et leurs caractéristiques. La vitesse de charge est constante et requise pour les calculs intégrant la viscoélasticité des matériaux. Dans le logiciel ViscoRoute© 2.0, la charge se déplace suivant la direction X. Les charges peuvent être ponctuelles ou de forme rectangulaire ou elliptique.

Dans le cas des charges rectangulaires ou elliptiques, les coordonnées du centre de la charge ainsi que les demi-dimensions de la charge sont requises. Dans le cadre de ce projet, les chargements étudiés sont décomposés en une multitude de charges rectangulaires afin d’intégrer la sculpture des pneus. Les forces appliquées à chaque charge sont définies par leur composante dans les trois directions X, Y et Z. Ces forces, notées Fx, Fy et Fz, sont définies en Newton et sont uniformément réparties sur la surface de la charge. Au cours des trois campagnes de mesure, des pesées ont été effectuées afin de déterminer la charge totale appliquée à chaque pneu. La somme des charges FZ est égale à cette charge totale FT. Aucune charge tangentielle n’a été prise en compte dans les modélisations et les composantes Fx et Fy sont donc maintenues égales à zéro.

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La décomposition du chargement en sous-charges rectangulaires est déterminée à partir des empreintes de pneus mesurées pour plusieurs conditions expérimentales. Les empreintes à la peinture sur papier blanc et celles avec le Tekscan ont servi à définir les empreintes de pneus pour les campagnes de mesures n^o 1 et 2. L’appareil Tekscan est un tapis muni de capteurs de pression dont la disposition forme un quadrillage. La discrétisation du quadrillage est fonction du modèle d’appareil utilisé. Chaque cellule du tapis renvoie la pression de contact locale. Un exemple d’application est donné à la figure 2.14. L’appareil permet également la mesure des dimensions de chaque élément de la sculpture du pneu. Pour la campagne de mesures n^o 3, du papier film Fujifilm Prescale a été utilisé pour mesurer les empreintes de pneu. La figure 3.20 présente les empreintes de pneu obtenues à partir du papier Prescale pour les pneus jumelés Michelin XZY-2 de dimension 12.00R20 et le pneu Michelin Xone XTE de dimension 455/55R22.5. Les taches plus claires au centre de l’empreinte du pneu large sont dues à un reflet engendré par le film plastique protecteur.

L’application d’une pression mécanique sur le film produit un éclatement de microcapsules.

Une fois libéré, le liquide contenu dans les microcapsules réagit avec un révélateur et une teinte plus ou moins foncée apparait en surface du papier. Plus la pression appliquée est élevée, plus la teinte rouge est marquée. Un logiciel de traitement d’images permet d’associer cette teinte à la pression appliquée. Dans le cadre de ce projet, le film papier a essentiellement été utilisé afin de déterminer la dimension et l’aire des sculptures du pneu. Les empreintes sont effectuées uniquement en statique, c’est-à-dire que la charge est soulevée puis posée sur les papiers films ou le Tekscan.

Les modélisations associées aux relevés Tekscan et aux empreintes de la figure 3.20 sont présentées à la figure 3.21. Les trois pneus sont considérés symétriques et sont centrés sur le point de coordonnées (0,0). La sculpture du pneu 12.00R20 est constituée de quatre nervures et de trois rainures. Les nervures représentées par les zones grises sur la figure sont modélisées par une surface de contact rectangulaire. Les largeurs et les longueurs de chaque zone de contact sont représentées sur la figure. Les rainures entre chaque nervure sont considérées d’une largeur constante. L’espacement entre les deux pneus est directement mesuré sur les papiers films. La sculpture du pneu 11R22.5 possède cinq nervures. Toutes les nervures et les rainures sont considérées d’une largeur constante. Sur les extérieurs des pneus, les nervures

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sont cependant plus courtes. Les différences principales entre les deux pneus jumelés sont observables sur la figure 3.21. Le pneu jumelé 11R22.5 possède une largeur totale plus petite et les nervures des pneus sont plus nombreuses mais plus fines et plus rapprochées. Le pneu large 455/55R22.5 est constitué de neuf nervures de largeur égale. Leur longueur est variable.

Les nervures vers le centre du pneu sont plus longues que celles sur les extérieurs. Les huit rainures ont une largeur constante.

Figure 3.20 : Empreintes des pneus effectuées avec le papier film Fujifilm Prescale pour (a) Michelin XZY-2 12.00R20 et (b) Michelin Xone XTE 455/55R22.5

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Figure 3.21 : Modélisation sous ViscoRoute© 2.0 des pneus jumelés : (a) Michelin XZY-2 12.00R20, (b) Michelin XTE 11R22.5 et du pneu à bande large : (c) Michelin

Xone XTE 455/55R22.5

Coordonnée suivant l'axe X (mm) 220 mm

48 mm

Coordonnée suivant l'axe X (mm) 240 mm

6 mm

Coordonnée suivant l'axe X (mm) 185 mm

6 mm

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Les mesures effectuées au Tekscan montrent que l’augmentation de la charge totale appliquée sur un pneu a pour effet d’augmenter à la fois les pressions de contact et l’aire de contact.

L’augmentation de l’aire de contact est essentiellement due à l’augmentation de la longueur des nervures puisque les largeurs restent constantes. Cet effet est le même lorsque la pression de gonflage des pneus diminue. Cette baisse se traduit par un écrasement du pneu quantifiable par l’augmentation de la longueur de l’empreinte au sol et elle engendre une redistribution des pressions de contact. Aucune augmentation de la largeur des empreintes n’a été observée. Les empreintes de pneus de la figure 3.20 montrent que les charges ne sont pas également réparties sur les deux pneus. Dans le cas du pneu jumelé 12.00R20, la charge sur le pneu extérieur est supérieure à celle du pneu intérieur. Cet effet se traduit par une empreinte de pneu plus longue et une teinte rouge plus vif. Bien que le pneu à bande large soit symétrique, son empreinte présente des nervures plus longues sur l’extérieur du pneu (à droite sur la photographie). Ce léger déséquilibre n’est ni considéré dans les aires de contact ni dans les forces appliquées sur chaque nervure et les modélisations sont maintenues symétriques.