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Contribution au dimensionnement des lignes de transport par câbles prenant en compte leur comportement statique et dynamique (Document en Français)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 30/08/2024 (communication intranet).

Informations sur les contributeurs

Auteur : Bécu Hugo

Bécu, Hugo

Nom

Bécu

Prénom

Hugo

Nationalité

Français

Date de soutenance : 30-08-2023

Directeur(s) de thèse : Lamarque Claude-Henri

Lamarque, Claude-Henri

Nom

Lamarque

Prénom

Claude-Henri

- Ture Savadkoohi Alireza

Ture Savadkoohi, Alireza

Nom

Ture Savadkoohi

Prénom

Alireza

Etablissement de soutenance : Vaulx-en-Velin, École nationale des travaux publics de l’État

Vaulx-en-Velin, École nationale des travaux publics de l’État

Nom

Vaulx-en-Velin, École nationale des travaux publics de l’État

Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Nom

Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Ecole doctorale : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)

École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)

Nom

École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)

Informations générales

Discipline : Génie mécanique
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Câble, Système multi-corps, Assemblage, Non-linéarité géométrique, Chaînette, Analyse modale, Force gyroscopique, Instabilité paramétrique, Méthode des échelles multiples
Mots-clés :

Transport par câble - Construction
Dynamique non-linéaire

Résumé : Le transport par câbles regroupe tous les systèmes qui utilisent des câbles mobiles et fixes, suspendus entre des appuis, pour guider et déplacer des véhicules accueillant des personnes ou des matériaux. Ce mode de transport, couramment utilisé dans les régions montagneuses, possède un fort potentiel de développement en ville où il apporte des réponses aux enjeux de mobilité. Le caractère flexible des câbles favorise cependant l’apparition de mouvements dynamiques néfastes pour le système, aussi bien concernant des questions de sécurité que de confort des usagers. Le dimensionnement des lignes de câble est essentiel pour en assurer la bonne résistance et les performances. Les méthodes existantes restent cantonnées à un calcul dans le domaine statique. Les effets dynamiques, qui sont par exemple les conséquences de la translation du câble et des perturbations générées par l’évolution des propriétés dynamiques du système au cours du déplacement des charges, ne sont pas anticipés de façon robuste et systématique à la conception. Compte tenu de la spécificité du système étudié, qui est multi-corps, non-linéaire et variable dans le temps, les modèles et les outils de simulation employés jusqu’ici par les industriels ne permettent pas de caractériser la dynamique. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail est d’apporter des éléments de dimensionnement tenant compte à la fois du comportement statique et dynamique des lignes de transport par câbles. Il s’agit, d’une part, d’interpréter les différents mécanismes d’excitation dynamiques à l’œuvre, puis d’autre part d’évaluer les conditions favorables à l’apparition de phénomènes d’amplification des oscillations. Pour répondre à cette problématique, les modèles de chaque sous-constituant du système sont mis en place pour ensuite être assemblés. L’état statique du système complet est calculé selon différentes procédures de recherche de solution au modèle non-linéaire, l’une basée sur une expression analytique et l’autre sur une discrétisation spatiale aux différences finies. Puis, l’ajout des contributions inertielles aboutit au modèle dynamique écrit autour de la ligne de câble, fixe ou en translation, dont la résolution donne des éléments pour comprendre l’influence des paramètres statiques et de la vitesse de translation sur les caractéristiques modales. L’information portée par les modes de vibration du système autorise ensuite à travailler sur un modèle réduit, pour manipuler des équations simples, support de l’analyse non-linéaire et de l’étude de stabilité par échelles multiples de l’excitateur paramétrique ainsi obtenu. L’étude statique met en évidence le rôle prépondérant de la tension vis-à-vis des autres contraintes de flexion et de torsion dans les lignes de câble. Les évolutions du système et le défilement des véhicules s’accompagnent de modifications importantes des grandeurs de tension et de forme des câbles, avec des changements brutaux d’équilibre entre deux états successifs. L’étude dynamique montre la forte influence du déplacement périodique des véhicules et de leur interaction avec les appuis intermédiaires dans les sources de sollicitations externe et paramétrique du système. Les modes de vibration du système complet sont calculés et un effet déstabilisant de la translation du câble est observé pour certains modes. Les variations transitoires de la vitesse de translation modifient la forme statique de la ligne de câble, tandis que la vitesse de translation n’a pas d’influence au premier ordre. Finalement, les différents résultats obtenus sont intégrés dans un ensemble d’outils logiciels développés pendant les travaux de thèse. Leur mise en œuvre dans le bureau d’études accompagne le concepteur au cours de la procédure de dimensionnement.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2023ENTP0005
Type de ressource : Thèse