Thèse soutenue

Développement d'un outil numérique pour la définition des conditions de circulation d'un matériel roulant sur la voie ferrée d'un point de vue de la fatigue du rail
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Auteur / Autrice : Maryam El moueddeb
Direction : François LoufPierre-Alain Boucard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des solides
Date : Soutenance le 25/05/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
Partenaire(s) de recherche : référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
Laboratoire : Laboratoire de mécanique Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2022-....)
Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Dion
Examinateurs / Examinatrices : Eric Florentin, Gaël Chevallier, Mathilde Chevreuil
Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Florentin, Gaël Chevallier

Résumé

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Dans le cadre de l'interopérabilité ferroviaire, de nouveaux trains sont amenés à circuler sur le réseau ferré national et peuvent présenter des architectures très différentes des trains déjà admis à circuler. Il est alors essentiel de compléter l'approche actuelle d'admission des matériels roulants définie dans les référentiels SNCF. De plus, selon le quatrième paquet ferroviaire, les entreprises ferroviaires ont depuis peu la responsabilité de gérer l'admission des matériels roulants sur le réseau. Mais les règles de calcul définies dans le référentiel et qui sont adaptées au besoin SNCF, restent difficilement exploitables par les entreprises ferroviaires. Le référentiel en vigueur est fondé sur les travaux de la commission Demaux qui a proposé en 1944 une classification des voies de l'époque selon leurs résistances à la flexion. Il a ensuite intégré le retour d'expérience pour faire face à l'évolution des structures de la voie. Le besoin est de ce fait d'adapter ces règles à de nouveaux matériels roulants et par la même occasion d'optimiser la démarche actuelle.L'outil numérique développé dans cette thèse répond à ces problématiques. Il propose une méthodologie efficace qui s'appuie sur la modélisation numérique pour juger rapidement de l'admission d'un matériel roulant quelconque du point de vue de l'état de fatigue dans le rail. Il intègre donc un modèle éléments finis de la voie, un modèle multi-corps du véhicule, un modèle de défauts de géométrie de la voie et un critère de fatigue. L'utilisation industrielle de cet outil requiert des modèles peu coûteux. Ainsi, un modèle de voie du type poutres reposant sur un milieu multi-couches de ressorts/amortisseurs et un modèle de véhicule multi-corps linéaire ont été développés. Concernant le développement en fatigue, le critère de Dang Van a été retenu. Pareillement, un temps de calcul réduit est nécessaire. L'algorithme d'optimisation ADA pour la résolution du problème d'optimisation auquel est ramené le problème de fatigue a de ce fait été implémenté. Après sa validation, l'outil a été confronté au référentiel en vigueur et des résultats conformes ont été retrouvés, soit un non amorçage des fissures dans le rail pour les vitesses et les insuffisances de dévers préconisées par le référentiel.