Caractérisation expérimentale et numérique d'assemblages rivetés ferroviaires sous sollicitations quasi-statiques

Numerical and experimental characterisation of railway riveted assemblies under quasi-static loadings

¹ ALSTOM TRANSPORT, Parc d'Activités Lavoisier, BP 45, 59494 Petite Fôret, France
² LAMIH/LGM, Université de Valenciennes, Le Mont Houy, 59313 Valenciennes Cedex 9, France

Auteur de correspondance : laurent.cebulski@transport.alstom.com

Reçu : 25 Novembre 2003
Accepté : 3 Septembre 2004

Résumé

Les constructeurs ferroviaires utilisent de plus en plus le procédé d'assemblage par rivetage pour les avantages qu'il procure. Il conserve l'intégrité des matériaux contrairement au soudage et permet de rendre les structures plus modulaires. Par ailleurs, afin d'améliorer la sécurité dans les transports guidés, des critères de dimensionnement à la collision sont intégrés dans les phases de conception. Il apparaît dès lors nécessaire de mieux connaître le comportement de ces assemblages, le dimensionnement actuel étant gouverné par des règles empiriques. Pour les chocs à faible vitesse (accostages), la sollicitation peut être considérée quasi-statique en première approximation. La rationalisation du nombre, de la dimension et de la répartition géométrique des rivets est également un objectif prioritaire pour optimiser le dimensionnement des structures rivetées et conserver ainsi l'intérêt de ce procédé d'assemblage. Nous proposons de mettre en place une méthodologie fondée sur la simulation numérique du comportement local des rivets, afin d'en extraire les informations nécessaires à la mise en données d'une liaison macro-géométrique et d'un modèle macroscopique de rupture associés dans les modèles globaux de simulation. La méthodologie est ensuite vérifiée par un essai sur un sous-ensemble de structure industrielle.

Abstract

Railway manufacturers use extensively the riveting process with blind rivets for its advantages. It does not change the material properties (unlike welding) and allow to make more modular structures. Moreover, to improve safety in guided vehicles, some crash dimensionning criteria are now integrated in the design phase. It appears therefore necessary to better understand the behavior of these assemblies, which are dimensionned with empiric rules. In case of low speed shocks (like coupling), the loading can be considered as quasi-static as a first approximation. The rationalization of number, dimension and geometric distribution of the rivets is also a priority to optimize the design of riveted structures in order to preserve the interest of this assembly process. We propose a methodology based on numerical simulation of the rivetlocal behaviour, in order to extract the necessary information to put into data a macro-geometric link and its associated macroscopic rupture criterion, useful in global numerical models. After that, the methodology is verified with the test of an industrial structure part.