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Modélisation de la tenue en fatigue d’essieux ferroviaires issus d’un procédé de forgeage

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 09-03-2016
auteur(s) Saad Sofiane
jury P. Dufrenoy, E. Charkaluk, T. Palin-Luc, K. Saanouni, J.M. Bergheau, E. Pessard, L. Dubar, V. Magnier
école Université de Lille 1
  
résumé Dans un contexte économique compétitif au niveau des coûts de fabrication et des matières premières utilisées, un procédé innovant de conception et de fabrication des essieux ferroviaires est mis en place. Il consiste à forger des axes creux permettant une réduction significative de la consommation d’acier. Il s’agit d’analyser en quoi ces modifications de conception et de fabrication ont un impact sur la tenue en service et notamment sur la résistance aux sollicitations cycliques pouvant conduire à une rupture par fatigue. Suivant cet objectif, une chaîne numérique a été développée, allant de la simulation du procédé de fabrication jusqu’à l’analyse de la sollicitation cyclique en conditions de service. La première étape est la modélisation du procédé de forgeage afin de prédire les contraintes résiduelles et les déformations plastiques initiales. A partir de cet état de sollicitation, l’opération d’usinage et d’assemblage de la roue sur l’essieu, par frettage, est ensuite simulée afin d’analyser la redistribution des contraintes et des déformations. La dernière étape consiste à obtenir les trajets de sollicitations cycliques issus des sollicitations répétées du service permettant de disposer des données nécessaires pour l’analyse en fatigue. Les difficultés de ce type de simulation résident dans la conservation des états de contraintes et de déformations résiduelles aux différents stades de la simulation et dans la détermination de l’état mécanique stabilisé sous sollicitation cyclique. La méthode développée s’appuie sur la détermination de l’état mécanique asymptotique, permettant d’utiliser un critère de fatigue afin d’évaluer le risque d’amorçage de fissure.
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