Chaire de recherche industrielle CRSNG sur ?· Chaire de recherche industrielle ... Evolution de la…

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    13-Sep-2018

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<ul><li><p>0 </p><p>ChairederechercheindustrielleCRSNGsurlinteractiondes</p><p>chargeslourdes/climat/chausse</p><p>tudedeleffetdeschargesdynamiquessurlachausse</p><p>Prsentpar:JidaFAHIMI</p><p>DirecteurdeRecherche:GuyDoring.Ph.D</p><p>Codirecteurderecherche:JeanPascalBilodeauing.Ph.D</p><p>DpartementdeGnieCivil</p><p>UniversitLaval</p></li><li><p>1 </p><p>REMERCIEMENT </p><p>Avant tout, je tiens exprimer ma profonde gratitude Monsieur Guy Dor, </p><p>professeur titulaire du Dpartement de gnie civil lUniversit Laval et directeur de ce </p><p>projet, pour mavoir accueilli au sein de son quipe et pour son aide et sa disponibilit tout au </p><p>long du projet. </p><p>Il mest galement agrable de remercier Monsieur Jean-Pascal Bilodeau, pour son </p><p>accueil chaleureux mon arrive lUniversit Laval ainsi que pour sa disponibilit de </p><p>chaque instant. </p><p>Mes vifs remerciements sont aussi adresss Messieurs Louis Gagnon, ancien </p><p>tudiant en doctorat, et Damien Grellet, tudiant en doctorat, sans qui le bon droulement des </p><p>exprimentations et de lanalyse des rsultats auraient t plus difficiles. Les connaissances de </p><p>Gagnon en informatique et en mcanique et de Grellet en mcanique des chausses ont permis </p><p>de faciliter mon travail et damliorer mes connaissances. </p><p>Mes penses vont pareillement toute lquipe de la Chaire de recherche pour avoir </p><p>fait en sorte que ce sjour ltranger ce soit pass de la meilleure faon possible. </p><p>Je prsente aussi mes remerciements mes professeurs Monsieur Sliman Dadi, </p><p>Monsieur Said Eddiny et Madame Khadija Benshili. </p><p>Enfin, pour leur soutien trs prcieux de tous les instants, jassocie ce travail mes </p><p>parents ainsi que toute ma famille. </p></li><li><p>2 </p><p>RESUME </p><p>Le projet permet dtudier leffet des charges dynamiques issues du roulement des </p><p>vhicules lourds sur la chausse. </p><p>Une revue littraire vient dbuter le projet, ce qui permettra de se familiariser avec les </p><p>paramtres caractrisant la surface des chausses Qubec et linteraction du vhicule en </p><p>mouvement avec la chausse. </p><p>La suite du projet est porte sur des simulations dynamiques du comportement dun </p><p>vhicule laide dun modle dynamique numrique. Des profils rels de surface de </p><p>chausses, fournis par le Ministre des Transports du Qubec, sont analyss par le modle </p><p>puis compars et interprts en termes duni de la chausse et de forces dynamiques. Des </p><p>profils thoriques, reprsentant des dformations typiques observes sur les routes, sont par la </p><p>suite reconstitus et utiliss pour effectuer une tude paramtrique sur leur effet sur le </p><p>comportement dynamique des vhicules. </p><p>Le projet permet enfin de valider les modles des dformations dvelopps et analyss </p><p>par le logiciel de simulation dynamique par des essais sur la section instrumente du SERUL </p><p>consistant faire circuler un vhicule lourd sur des obstacles modlisant les dformations </p><p>observes sur la chausse. </p></li><li><p>3 </p><p>TabledematireINTRODUCTION ...................................................................................................................... 9</p><p>1 REVUE DE LITTERATURE ........................................................................................... 11</p><p>1.1 Gnralit sur les chausses au Qubec .................................................................... 11</p><p>1.2 Lindice de rugosit international .............................................................................. 13</p><p>1.3 Charges dynamiques et statiques ............................................................................... 15</p><p>1.4 Mcanique du vhicule et charges dynamiques......................................................... 17</p><p>1.4.1 Type de suspension ............................................................................................ 17</p><p>1.4.2 Type de pneu ...................................................................................................... 18</p><p>1.4.3 Type des essieux ................................................................................................. 18</p><p>1.5 Effet du mouvement de la charge sur la chausse ..................................................... 19</p><p>1.5.1 Evolution de la charge lors du passage dun vhicule ....................................... 20</p><p>1.5.2 Temps de raction de la chausse ...................................................................... 21</p><p>1.5.3 Oscillation de charge .......................................................................................... 21</p><p>1.6 Mesure des charges dynamiques ............................................................................... 22</p><p>1.6.1 Transducteur de pression du pneu ...................................................................... 22</p><p>1.6.2 Transducteur de force de moyeu de la roue ....................................................... 22</p><p>1.6.3 Capteur optique sans contact .............................................................................. 23</p><p>1.6.4 Bote dessieu instrumente ............................................................................... 24</p><p>1.7 Modlisation des charges dynamiques ...................................................................... 25</p><p>2 SIMULITIONS DYNAMIQUES ET ANALYSES PARAMETRIQUES ....................... 27</p><p>2.1 Prise en main du logiciel de simulation dynamique .................................................. 27</p><p>2.2 Simulations dynamiques ............................................................................................ 29</p><p>2.2.1 Rsultats des simulations sur des profils typiques crs .................................... 29</p><p>2.2.2 Simulations sur des profils rels ......................................................................... 29</p><p>Rsultats des simulations des forces dynamiques ......................................................... 30</p><p>Mesure des charges dynamiques ................................................................................... 39</p><p>Caractrisation des charges dynamiques par gamme de longueurs dondes ................. 41</p><p>2.3 Simulations sur des profils cres ............................................................................... 45</p><p>3 VALIDATIONS DES RESULTATS DE MODELISATION AU SERUL ..................... 48</p><p>3.1 Le site exprimental ................................................................................................... 48</p><p>3.1.1 Instrumentation ................................................................................................... 49</p><p>3.1.2 Obstacles ............................................................................................................ 49</p></li><li><p>4 </p><p>3.1.3 Jauges fibres optiques ...................................................................................... 51</p><p>Prparation des carottes instrumentes ........................................................................ 51</p><p>Calibrage des jauges ...................................................................................................... 51</p><p>Mise en place sur le site ................................................................................................ 53</p><p>3.1.4 Autre matriel ..................................................................................................... 54</p><p>Les couvertures thermiques ........................................................................................... 54</p><p>Les appareils de mesure ................................................................................................ 54</p><p>Repre visuel et camra vido ....................................................................................... 55</p><p>3.1.5 Vhicule lourd .................................................................................................... 56</p><p>3.2 Protocole exprimental .............................................................................................. 56</p><p>3.3 Mesure des dformations ........................................................................................... 57</p><p>3.4 Vracit des rsultats ................................................................................................. 59</p><p>3.4.1 Comparaison des rsultats des jauges ................................................................ 59</p><p>3.4.2 Comparaison des rsultats des trois passages valides ........................................ 60</p><p>3.4.3 Variations de temprature .................................................................................. 60</p><p>3.4.4 Vrification de vitesse ........................................................................................ 61</p><p>3.5 Traitement des donnes ............................................................................................. 61</p><p>3.5.1 Bassin de dformation longitudinale .................................................................. 61</p><p>3.5.2 Evolution des dformations sur la route suite au passage du camion ................ 63</p><p>3.6 Comparaison entre les rsultats des essais et des rsultats du modle ...................... 69</p><p>CONCLUSION ........................................................................................................................ 75</p><p>BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................... 77</p></li><li><p>5 </p><p>LISTE DES FIGURES </p><p>Figure 1: Modle du quart de vhicule possdant les paramtres du vhicule talon normaliss par rapport la masse suspendue M, m/M=0.15 ; Ks/M=653 ; la constante de lamortisseur de la suspension CS/M=63.3 ; la constante de ressort de la roue Kt/M=6. (Sayers et Karamihas, 1998) ......................................................................................................................................... 15 Figure 2: composante du vhicule et contenu frquentiel des vibrations induites (Hajek et al, 2006) ......................................................................................................................................... 17 Figure 3 : distribution des charges et dveloppement des contraintes verticales et de cisaillement au passage d'une roue d'un vhicule .................................................................... 19 Figure 4 : Evolution de la contrainte en un point par rapport la position de la roue (Dor et al. 2009) .................................................................................................................................... 20 Figure 5 : Oscillation d'une roue due une chausse non uniforme (Dor et al. 2009) ............. 22 Figure 6 Vue gnrale du camion utilis (Gagnon, 2013) ....................................................... 28 Figure 7 : modle du pneu anneau rigide (de gauche droite : roue, anneau et plaque), (Gagnon, 2013) ......................................................................................................................... 28 Figure 8: Elvation des voies gauche et droite en fonction de la distance pour un profil rel . 30 Figure 9: Forces dynamiques engendres le long d'un profil rel ............................................ 31 Figure 10: Evolution de la force verticale en fonction de la distance parcourue sur un profil rel pour les pneus gauche intrieur et droite extrieur du premier essieu du tandem............. 32 Figure 11: Evolution de la force verticale en fonction de la distance parcourue sur un profil rel pour les pneus droite intrieur et gauche extrieur du premier essieu du tandem............. 32 Figure 12: Evolution de la force verticale en fonction de la distance parcourue sur un profil rel pour les pneus gauche intrieur et droite extrieur du premier essieu du tridem .............. 33 Figure 13: Evolution de la force verticale en fonction de la distance parcourue sur un profil rel pour les pneus droite intrieur et gauche extrieur du premier essieu du tridem .............. 33 Figure 14: Numrotation des roues du camion ........................................................................ 34 Figure 15 : Forces verticales mesures le long d'un profil ayant un IRI=2.746 m/km pour les roues droites extrieures ........................................................................................................... 35 Figure 16: Forces verticales mesures le long d'un profil ayant un IRI=2.746 m/km pour les roues gauches extrieures ......................................................................................................... 35 Figure 17: Forces verticales mesures le long d'un profil ayant un IRI=0.6834 m/km pour les roues droites extrieures ........................................................................................................... 36 Figure 18: Forces verticales mesures le long d'un profil ayant un IRI=0.6834 m/km pour les roues gauches extrieures ......................................................................................................... 36 Figure 19: Forces verticales mesures le long d'un profil ayant un IRI=5.1861 m/km pour les roues droites extrieures ........................................................................................................... 37 Figure 20:Forces verticales mesures le long d'un profil ayant un IRI=5.1861 m/km pour les roues gauches extrieures ......................................................................................................... 37 Figure 21 : Forces verticales mesures le long d'un profil ayant un IRI=0.6834 m/km pour les roues gauches extrieures ......................................................................................................... 38 Figure 22 : Corrlation carre entre DLC et IRI calculs sur des sections de 50m des profils de routes ........................................................................................................................................ 40 </p></li><li><p>6 </p><p>Figure 23: Corrlation carre entre DLC et IRI calculs sur des sections de 100 m des profils de routes ................................................................................................................................... 40 Figure 24:Corrlation carre entre le DLC et lIRI courtes ondes calculs sur des sections de 50 m .......................................................................................................................................... 42 Figure 25:Corrlation carre entre le DLC et lIRI courtes ondes calculs sur des sections de 100 m ........................................................................................................................................ 42 Figure 26: Corrlation carre entre le DLC et lIRI moyennes ondes calculs sur des sections de 50 m ..................................................................................................................................... 43 Figure 27 : Corrlation carre entre le DLC et lIRI moyennes ondes calculs sur des sections de 100 m ................................................................................................................................... 43 Figure 28: Corrlation linaire entre le DLC et lIRI longues ondes calculs sur des sections de 50 m .................................................................................................................................... 44 Figure 29 : Corrlation linaire entre le DLC et lIRI longues ondes calculs sur des sections de 100 m ...........................</p></li></ul>

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