Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux

Type de document

RAPPORT DE RECHERCHE

Langue

francais

Auteur

CHIELLO

Résumé / Abstract

Ce document synthétise les principaux résultats issus des travaux de modélisation effectués dans le cadre du projet AcouFren sur le système de frein à disque TGV (lot 3.1) et leur comparaison avec les résultats expérimentaux issus des essais de crissement au banc réalisés dans le cadre du lot 3.3. Ces résultats proviennent de l'application des outils numériques développés dans le cadre du lot 1.1 aux modèles mécaniques de frein TGV et de garnitures pilotes GA1, GA2 et GA3 construits au lot 3.1. L'ensemble modèles-outils permet ainsi de calculer les éventuelles instabilités vibratoires à l'origine du crissement produit par ce système de freinage, avec les hypothèses du projet à savoir des instabilités structurales par couplage modal, liées à la dissymétrie des lois de contact frottant et saturées par des phénomènes non linéaires d'adhérence et de décollement aux interfaces. Le rapport comprend une analyse des résultats de calcul mais également des éléments de validation expérimentale pour répondre aux objectifs du lot 3.4 du projet. Il s'organise autour de quatre chapitres correspondant à la chronologie des travaux de modélisation réalisés dans le projet. Le premier chapitre présente les résultats d'une validation préliminaire du modèle mécanique du système de freinage TGV équipé des garnitures pilotes hors crissement. Il s'agit de comparer les réponses expérimentales et simulées du système à des excitations élémentaires dans des conditions spécifiques de serrage du frein mais sans rotation du disque. Dans le deuxième chapitre, on précise les résultats expérimentaux issus des essais de crissement au banc qui ont été utilisés pour les comparaisons. En effet, de nombreux résultats ont été fournis lors de ces essais et il a fallu proposer une méthode pour en extraire les éléments (cycles) adaptés à la validation des modèles. Une analyse synthétique de ces résultats est en outre proposée. Dans le troisième chapitre, une analyse de stabilité de l'équilibre glissant du système de freinage est effectuée pour chacune des garnitures pilotes GA1, GA2 et GA3. Les instabilités sont décrites en terme de taux de divergence, de fréquences et de taux de participation des composants. Les effets de l'amortissement, du coefficient de frottement et des conditions de fonctionnement sont étudiés et des comparaisons avec les résultats expérimentaux sont données. Ces comparaisons sont déterminantes pour évaluer le succès des modèles à expliquer les différences de comportement en fonction des garnitures, première étape de la validation du modèle de génération du crissement. Enfin, le quatrième chapitre aborde l'étape de modélisation des vibrations auto-entretenues issues des instabilités étudiées au chapitre précédent. Cette étape constitue un des challenges majeurs du projet à savoir la simulation numérique de la dynamique transitoire de structures déstabilisées par contact frottant intégrant des modèles de très grande taille. Grâce aux outils développés et implémentés en collaboration avec SDTools dans le cadre du lot 1, ces simulations ont été rendues possibles même si cette performance a été atteinte seulement dans les derniers mois du projet. Les résultats présentés ici concernent ainsi principalement la garniture pilote GA1. Des analyses du transitoire et des cycles limites sont proposées ainsi qu'une étude des effets de l'amortissement. La comparaison de spectres et des niveaux vibratoires issues des simulations avec ceux extraits des essais au banc constitue la deuxième étape de la validation du modèle de génération du crissement., RAPPORT DE CONTRAT

Editeur

INSTITUT FRANCAIS DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DES TRANSPORTS, DE L'AMENAGEMENT ET DES RESEAUX - IFSTTAR