TABLE DES MATIERES TABLE DES MATIERES.. 5 AVANT PROPOS.. 11 INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE 1 : TECHNIQUE GLOBALE D ANALYSE STATIQUE

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1 TABLE DES MATIERES TABLE DES MATIERES.. 5 AVANT PROPOS.. 11 INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE 1 : TECHNIQUE GLOBALE D ANALYSE STATIQUE 1. NOTION DE MECANISME LES ELEMENTS DE STRUCTURE LES ELEMENTS DE LIAISON Le modèle des liaisons cinématiques Le modèle des éléments technologiques de liaison LES EFFORTS INTERNES MODELES NUMERIQUES ET METHODES DE RESOLUTION MODELES NUMERIQUES METHODES DE RESOLUTION OPTIMISATION : LA SOUS-STRUCTURATION STATIQUE Introduction Principe global de résolution du système non linéaire Condensation et calculs de restitution MODELISATION DES ELEMENTS DE STRUCTURE OUTIL INFORMATIQUE HYPOTHESES SUR LE COMPORTEMENT PRE-CHARGE D UN ELEMENT DE STRUCTURE Principe Mise en œuvre MODELISATION DES ELEMENTS DE LIAISON LES PALIERS A ROULEMENTS LES ENGRENAGES LES CONTACTS AVEC JEUX MISE EN ŒUVRE INFORMATIQUE INTRODUCTION ARCHITECTURE DE L ENSEMBLE LOGICIEL DEVELOPPEMENT DES LOGICIELS SISFER PRESIS CONCLUSION

2 CHAPITRE 2 : PRESENTATION DU SYSTEME ETUDIE : LE BOGIE DE TRAIN 1. CONSTITUTION DU MECANISME ET PROBLEMATIQUE OBJECTIF DE L ETUDE DECOMPOSITION FONCTIONNELLE DU MECANISME MISE EN EVIDENCE DES BOUCLES DE CHARGES Analyse cinématique des liaisons Les boucles locales pré-chargées Les boucles globales SOLLICITATIONS ETUDIEES Paramètres de fonctionnement étudiés Conditions aux limites en déplacement LES MODELES DES ELEMENTS LINEAIRES DE STRUCTURES LES TYPES D ELEMENTS FINIS UTILISES LES MODELES DES BOITES D ESSIEUX LES MODELES DES ARTICULATIONS ELASTIQUES DE BOITES D ESSIEUX LE MODELE DU CHASSIS LES MODELES DES ESSIEUX ET DES ROUES LES MODELES DES CARTERS DE REDUCTEUR, DES ARBRES ET DES BIELLES MODELES DES ELEMENTS SPECIFIQUES DU BOGIE LES MODELES DES ELEMENTS DE STRUCTURES PRE-CHARGES : LES RESSORTS LES MODELES DES ELEMENTS DE LIAISON Les paliers à roulements Les engrenages Les zones de contact avec jeux des ressorts CONCLUSION...55 CHAPITRE 3 : COMPORTEMENT DES RESSORTS DE SUSPENSION DE BOGIE 1. DEFINITION DU MODELE NUMERIQUE DESCRIPTION DES SYSTEMES ETUDIES PRINCIPE DE DEFINITION DU MODELE NUMERIQUE Les paramètres géométriques Les paramètres de simulation MODELE GEOMETRIQUE PARAMETRE Définition de la géométrie Géométrie théorique des ressorts Géométrie des ressorts réels MODELE NUMERIQUE Le maillage éléments finis Prise en compte des non linéarités : la pré-charge Simulation des interfaces par zones de contact GRANDEURS PHYSIQUES CALCULEES

3 2. RESULTATS DES SIMULATIONS RESSORT N RESSORT N RESSORT N COMPARAISON ENTRE UN RESSORT REEL ET UN RESSORT PARFAIT INFLUENCE DE L ETENDUE DES FACES D APPUI CONCLUSION : ANALYSE DES RESULTATS INFLUENCE DE LA MODELISATION DE L APPUI LATERAL INFLUENCE DU NOMBRE D ELEMENTS DE CONTACT PARAMETRES INFLUENÇANT L EFFORT DE CHASSE CHAPITRE 4 : METHODE D ANALYSE DU COMPORTEMENT DU BOGIE 1. NOTATIONS ET FORME DES RESULTATS RECHERCHES DENOMINATION DES RESSORTS DENOMINATION DES LIAISONS PIVOT ET DES PALIERS A ROULEMENTS NOTATION DES TORSEURS D EFFORTS PRESENTATION DU CHARGEMENT DES ELEMENTS DE CORPS ROULANTS MECANISME DE CHARGEMENT DES ROULEMENTS A ROULEAUX CONIQUES BUT DE L ETUDE MODELE DE COMPORTEMENT PROPOSE REPONSE A UN DEPLACEMENT AXIAL DE PRE-CHARGE Sollicitations étudiées Répartition de la force axiale sur les roulements Evolution de la force axiale interne avec le déplacement de pré-charge REPONSE A UNE FORCE RADIALE EXTERIEURE Sollicitations étudiées Répartition de la force axiale sur les roulements Couple induit par la force radiale Répartition de la force radiale entre les roulements Evolution des efforts internes avec la force radiale COMBINAISON D UNE PRE-CHARGE AXIALE ET D UNE FORCE RADIALE Sollicitations étudiées Répartition de la force axiale sur les roulements REPONSE A UN COUPLE EXTERIEUR Sollicitations étudiées Réponse des roulements à un couple extérieur RELATIONS ANALYTIQUES GENERALES Liaison pivot de boîte d essieux Liaison pivot principale Liaison pivot moteur Liaison pivot intermédiaire

4 3. DEFINITION D UN ETAT DE REFERENCE POUR L ETUDE DU BOGIE PROBLEMATIQUE CONTROLE DE LA DIRECTION DES EFFORTS DE CHASSE Définition de l effort de chasse Charge verticale à appliquer sur le châssis Orientation des ressorts Efforts de chasse sous charge ANALYSE DES EFFORTS TRANSMIS PAR LES PALIERS Chargement des liaisons pivot Analyse du chargement des paliers d une des liaisons pivot de boîte CONCLUSION CHAPITRE 5 : ANALYSE DU COMPORTEMENT GLOBAL STATIQUE D UN BOGIE DE TRAIN SOUS CHARGE 1. INFLUENCE DE L EFFORT DE CHASSE DES RESSORTS PROBLEMATIQUE ORIENTATION DES RESSORTS EFFORTS DE CHASSE SOUS CHARGE ANALYSE DES EFFORTS TRANSMIS PAR LES PALIERS Chargement des liaisons pivot Analyse du chargement des paliers d une des liaisons pivot de boîte Comparaison avec l état de référence INFLUENCE D UN EFFORT LATERAL APPLIQUE SUR LE CHASSIS PROBLEMATIQUE ANALYSE DES EFFORTS TRANSMIS PAR LES PALIERS Chargement des liaisons pivot Analyse du chargement des roulements d une des liaisons pivot Comparaison avec l état de référence INFLUENCE DU COUPLE MOTEUR PROBLEMATIQUE ANALYSE DES EFFORTS APPLIQUES PAR LES REDUCTEURS SUR LES ESSIEUX EQUILIBRE DES EFFORTS DANS LES REDUCTEURS ANALYSE DES EFFORTS DANS LE REDUCTEUR AVANT Analyse du chargement des liaisons pivot Liaison pivot principale Liaison pivot intermédiaire Liaison pivot moteur ANALYSE DES EFFORTS DANS LE REDUCTEUR ARRIERE ANALYSE DES EFFORTS TRANSMIS PAR LES PALIERS DE BOITES D ESSIEUX Comparaison avec l état de référence

5 4. INFLUENCE DE L ENVIRONNEMENT SUR LE CHARGEMENTS DES PALIERS PROBLEMATIQUE LIAISON PIVOT DE BOITE D ESSIEUX LIAISONS PIVOT DE REDUCTEUR Liaison pivot principale Liaison pivot intermédiaire Liaison pivot moteur CONCLUSION CONCLUSION GENERALE REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ANNEXE A : PRINCIPALES METHODES DE CALCUL A1. METHODE DE NEWTON-RAPHSON A2. METHODE DE CONDENSATION STATIQUE ANNEXE B : PRE-CHARGE D'UNE PIECE MECANIQUE MODELISEE PAR ELEMENTS FINIS ANNEXE C : PLANS DU REDUCTEUR. 178 ANNEXE D : ETUDES COMPLEMENTAIRES SUR LES RESSORTS D1. EVOLUTION DES JEUX ENTRE SPIRES DU RESSORT N D2. VALIDATION DE LA MODELISATION DU CONTACT ENTRE SPIRES DU RESSORT N ANNEXE E : CARACTERISTIQUES DES LIAISONS PIVOT ANNEXE F : RESULTATS DE LA SIMULATION DU BOGIE F1. ETAT DE REFERENCE DU BOGIE F1.1 LIAISON PIVOT DE BOITE AVANT-GAUCHE F1.2 LIAISON PIVOT DE BOITE AVANT-DROITE F1.3 LIAISON PIVOT DE BOITE ARRIERE-GAUCHE F1.4 LIAISON PIVOT DE BOITE ARRIERE -DROITE F2. INFLUENCE DE L ORIENTATION DES RESSORTS SUR LE COMPORTEMENT DU BOGIE F2.1 LIAISON PIVOT DE BOITE AVANT-GAUCHE F2.2 LIAISON PIVOT DE BOITE AVANT-DROITE F2.3 LIAISON PIVOT DE BOITE ARRIERE-GAUCHE F2.4 LIAISON PIVOT DE BOITE ARRIERE-DROITE F3. INFLUENCE D UNE FORCE LATERALE APPLIQUEE SUR LE CHASSIS F3.1 LIAISON PIVOT DE BOITE AVANT-GAUCHE F3.2 LIAISON PIVOT DE BOITE AVANT-DROITE F3.3 LIAISON PIVOT DE BOITE ARRIERE-GAUCHE F3.4 LIAISON PIVOT DE BOITE ARRIERE-DROITE

6 F4. INFLUENCE D UN COUPLE MOTEUR SUR LE COMPORTEMENT DU BOGIE F4.1 TORSEUR D EFFORTS TRANSMIS PAR LES LIAISONS PIVOT DE BOITES F4.2 LIAISON PIVOT DE BOITE AVANT-GAUCHE F4.3 LIAISON PIVOT DE BOITE AVANT-DROITE F4.4 LIAISON PIVOT DE BOITE ARRIERE-GAUCHE F4.5 LIAISON PIVOT DE BOITE ARRIERE-DROITE F4.6 TORSEURS D EFFORTS TRANSMIS PAR LES LIAISONS PIVOT DU REDUCTEUR ARRIERE F4.7 LIAISON PIVOT PRINCIPALE DE REDUCTEUR ARRIERE F4.8 LIAISON PIVOT INTERMEDIAIRE DE REDUCTEUR ARRIERE F4.9 LIAISON PIVOT MOTEUR DE REDUCTEUR ARRIERE FOLIO ADMINISTRATIF