Finite element analysis of the frictional wheel-rail rolling contact using explicit and implicit methods

Finite element analysis of the frictional wheel-rail rolling contact using explicit and implicit methods
Résumé : Un modèle 3D par éléments finis de contact roue-rail roulant avec effet de spin augmenté est développé dans cet article pour étudier les problèmes de contact normal et tangentiel, ainsi que les courbes de saturation en élasticité et en élasto-plasticité. Trois méthodes par éléments finis utilisant les schémas d'intégration explicite et implicite sont utilisées et la solution par éléments finis est comparée à la solution élastique donnée par le logiciel CONTACT. Les résultats numériques montrent un bon accord entre les méthodes par éléments finis et CONTACT pour la solution du problème normal et les courbes de saturation dans les directions longitudinale et latérale. La solution tangentielle obtenue par les méthodes implicites montre une oscillation interne de la force de cisaillement au contact dont l'origine est indépendante de la taille maillage, du pseudoglissement longitudinal et du coefficient de frottement. La solution dynamique explicite est en accord avec CONTACT pour la zone d'adhérence/glissement et pour la force de cisaillement au contact. Lorsque le comportement élasto-plastique du matériau est appliqué, la pression de contact et les contraintes de Von Mises sont réduites, la zone de contact prend une forme d'ovoïde au lieu d'elliptique et la zone d'adhérence s'élargit avec la solution dynamique explicite. En outre, les pentes initiales des courbes de de saturation sont réduites de 31% dans la direction longitudinale et de 27% dans la direction latérale.
Moncef Toumi, Hugues Chollet, Honoré Yin. Finite element analysis of the frictional wheel-rail rolling contact using explicit and implicit methods. Wear, 2016, 366, pp.157-166. <10.1016/j.wear.2016.06.008>. <hal-01521975>