Stage PFE Recherche | Simulation numérique non linéaire du flambage et des instabilités d’un sous-ensemble métallique de wagon fret (80T–90T))

Contexte:

Dans le cadre de la chaire MTI, l’augmentation de la capacité de charge des wagons fret de 80 tonnes à 90 tonnes constitue un enjeu industriel, ce qui entraîne une sollicitation des structures porteuses métalliques (longerons, traverses, poutres-caissons), susceptibles de développer des phénomènes non linéaires critiques tels que le flambage local et global, ainsi que des bifurcations. Le calcul linéaire ne permet pas de capturer ces phénomènes. La simulation numérique non linéaire par éléments finis apparaît comme un outil indispensable pour évaluer la stabilité et les marges de sécurité.

Objectif:

L’objectif du projet est de développer un modèle numérique non linéaire afin de :

·         Identifier les modes de flambage dominants et les charges critiques associées ;

·         Analyser le comportement post-flambage et la perte de rigidité structurale ;

·         Étudier l’influence des imperfections géométriques initiales ;

·         Comparer les réponses mécaniques pour les niveaux de charge 80T et 90T ;

·         Fournir des indicateurs de stabilité et de robustesse utiles à la conception ferroviaire.

Axes de recherche:

• Flambage linéaire des structures métalliques minces.

• Post-flambage et non-linéarités géométriques.

• Effet des imperfections géométriques.

• Impact de l’augmentation de charge (80T → 90T) sur les marges de stabilité.

Méthodologie envisagée :

• Revue bibliographique sur le flambage et les instabilités des structures métalliques.

• Sélection et modélisation d’un sous-ensemble représentatif (longeron, traverse…).

• Mise en place d’un modèle éléments finis (coques, matériau acier élasto-plastique).

• Analyse du flambage linéaire et du post flambage non linéaire avec imperfections.

• Comparaison des résultats pour les cas 80T et 90T, interprétation.

Résultats attendus :

Un modèle numérique non linéaire validé permettant d’identifier d’évaluer les charges critiques et marges de stabilité, et de quantifier l’impact du passage de 80T à 90T.