ACOUFREN - Rapport 1.1A - Développement d'une méthode numérique pour l'étude des instabilités vibratoires à l'origine du crissement
CHIELLO
Type de document
RAPPORT DE RECHERCHE
Langue
francais
Auteur
CHIELLO
Résumé / Abstract
Ce document décrit la méthode numérique développée dans le cadre du lot 1.1 du projet AcouFren ainsi que les résultats relatifs à leur application à un modèle simplifié de frein à disque ferroviaire. Il s'agit d'une méthode permettant l'analyse des instabilités vibratoires de structures en contact frottant. Elle permet le calcul des déformations du système dans la position d'équilibre glissant, l'analyse modale complexe des perturbations vibratoires du système autour de la position d'équilibre (étude de stabilité) ainsi que la détermination de la dynamique transitoire et stationnaire des vibrations auto-entretenues du système induite par les perturbations de la position d'équilibre. Cette méthode a été proposée par Andréa Loyer, dans le cadre de sa thèse co-encadrée par le LTDS, la SNCF et l'IFSTTAR. Certains ajustements ont été effectués dans le cadre strict du projet AcouFren suite à des échanges entre SDTools et l'IFSTTAR. La méthode se caractérise principalement par une discrétisation classique des structures par éléments finis, des lois de contact frottant non linéaires et non régulières Signorini-Coulomb, un schéma d'intégration temporel de type theta-méthode modifiée combiné à une technique de point fixe sur Lagrangien augmenté incrémental pour le traitement du contact, une optimisation des paramètres d'augmentation apparaissant dans la reformulation des lois de contact et enfin une intégration temporelle sur base réduite associant des modes issus de l'étude de stabilité et des modes de liaisons sur les interfaces en contact frottant. L'intérêt majeur de la méthode réside dans la parcimonie du paramétrage du modèle de contact frottant, à savoir un unique coefficient de frottement local supposé constant. Elles visent à mettre en évidence des phénomènes instabilité structurale par couplage modal, le seul type d'instabilité potentielle compatible avec les hypothèses retenues. Dans le premier chapitre, le cadre théorique et les différentes hypothèses sont précisées. Les formulations continues et discrétisées des équations qui gouvernent le comportement statique et dynamique des structures sont présentées. Le deuxième chapitre décrit les méthodes numériques utilisées pour résoudre ces équations et les algorithmes associés. Le troisième chapitre est consacré aux résultats obtenus sur un modèle simplifié de frein à disque ferroviaire. Ces résultats ont permis, dans le cadre du lot 1.2, la validation hors réduction, de l'implémentation propre à SDTools de la méthode présentée ainsi que la comparaison avec la méthodes basée sur des lois de contact frottant pénalisées, déjà implémentée par SDTools dans le cadre de la thèse de Guillaume Vermot des Roches., RAPPORT DE CONTRAT
Editeur
INSTITUT FRANCAIS DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DES TRANSPORTS, DE L'AMENAGEMENT ET DES RESEAUX - IFSTTAR
