Mécanique Modélisation du comportement dynamique du couple ...

Chapitre 3.Modèle Elements Finissionnelle. La différence entre le modèle Éléments Finis (EF) et les codes précédents est lamodélisation du désaxement comme on peut le voir sur la figure 3.6.yxFigure 3.6 – Représentation du désaxement de la caténaire dans le modèle EF (vue de dessus).Bien que les déplacements verticaux jouent un rôle prépondérant dans l’interaction avec lepantographe, il est nécessaire de modéliser la caténaire en trois dimensions pour pouvoir étudierdes phénomènes tels que le couplage des mouvements verticaux et latéraux, l’influencedes vents traversiers sur la dynamique de la caténaire, ou encore l’influence des variationsde la température ambiante sur la géométrie statique de la caténaire.3.1.3 Modélisation des bras de rappelLa modélisation en 3D de la caténaire est particulièrement utile pour l’étude des couplagesentre mouvements verticaux et mouvements transversaux. Ce couplage est accentué par lesbras de rappel qui, à cause de leur inclinaison et sous l’effet combiné du désaxement et dela tension du fil de contact (cf. figure 2.7), génèrent des forces verticales F z et transversalesF y sur le fil de contact tel que décrit dans le paragraphe 2.2.3.Dans un modèle EF entièrement tridimensionnel, il n’est plus nécessaire d’utiliser des forcescorrigeant l’effet de la tension sur la géométrie de la caténaire. Les bras de rappel sont soumisà des efforts de tension imposés par le désaxement du fil de contact. La position d’équilibrestatique entre la composante verticale de la force de tension et les efforts de gravité des filsde contact et des griffes est calculée dans le code.On peut constater sur la figure 3.7 que les effets de couplage en milieu de portée sont importants.En effet, mis à part le passage du pantographe occasionnant de grands déplacements,l’amplitude des déplacements est du même ordre de grandeur pour les deux directions.La modélisation 3D permet de modéliser une caténaire fidèle à la réalité. Avec un modèle depantographe comportant un élément modélisant le basculement de l’archet du pantographe,on peut modéliser séparément les forces à gauche et à droite, dues au désaxement, dans lespetits plongeurs.La formulation des éléments utilisés dans le modèle EF tient compte de la précontrainte deséléments. L’énergie de déformation associée à la tension est calculée en considérant le travail75