• Langue : Français
• Discipline : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Identifiant : 2024ULILN037
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 28/11/2024

Résumé en langue originale

Cette thèse propose une approche multi-échelle pour modéliser les phénomènes mécaniques dans les assemblages ferroviaires en vue de leur dimensionnement. L'étude se concentre sur deux aspects principaux : l'influence des défauts de surface sur le comportement mécanique lors du calage des roues sur les essieux, et l'impact du gradient de microstructure induit par le processus de forgeage sur la durée de vie en fatigue des essieux. Dans une première partie, un modèle numérique est développé pour simuler les interactions de frottement entre deux surfaces rugueuses, en tenant compte de l'usure progressive pendant le processus de calage. Cette approche est basée sur une modélisation par éléments discrets couplée à de l'IA, permettant de représenter fidèlement les effets de surface sur la tenue mécanique. La seconde partie intègre les effets du gradient de microstructure dans le calcul à l'aide d'une technique de couplage global-local. Cet historique engendre un état de précontrainte et déformation plastique susceptible d'affecter la tenue en fatigue de l'essieu monté sous chargement de flexion rotative, en particulier à cause du fretting aux bords des portées de calage. En combinant ces deux approches, cette thèse propose un modèle multi-échelle amélioré, visant à mieux comprendre et prédire la durée de vie des essieux montés. Une grandeur d'intérêt en vue du dimensionnement est le cycle élastoplastique stabilisé pour l'estimation duquel une association originale du couplage global-local et de la méthode cyclique directe est proposée.

Résumé traduit

This thesis proposes a multi-scale approach to modeling mechanical phenomena in railway assemblies with a view to their dimensioning. The study focuses on two main aspects: the influence of surface defects on the mechanical behavior of wheelsets, and the impact of the microstructure gradient induced by the forging process on the fatigue life of axles. In the first part, a numerical model is developed to simulate frictional interactions between two rough surfaces, taking into account progressive wear during the assembly process. This approach is based on discrete-element modeling coupled with AI, enabling surface effects on mechanical strength to be faithfully represented. The second part integrates the effects of the microstructure gradient into the calculation using a global-local coupling technique. This history generates a state of prestress and plastic deformation likely to affect the fatigue life of the axle under rotary bending loading, in particular due to fretting at the edges of the wedge spans. By combining these two approaches, this thesis proposes an improved multi-scale model, aimed at better understanding and predicting the service life of axles. The stabilized elastoplastic cycle is of particular interest for design purposes, and an original combination of global-local coupling and the direct cyclic method is proposed for its estimation.