LMA - Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

L. Thiercelin - Modélisation multi-physique du mécanisme d’apparition de la phase blanche

Le squat est le principal défaut de contact roue-rail entrainant le retrait de rails sur le réseau ferré national. Son apparition est consécutive à la formation de phase blanche, par Transformations Tribologiques de Surface (TTS), suivie d’initiation et de propagation de fissures qui provoque l’affaiblissement local de la table de roulement du rail (thèse de S. SIMON en 2014). La maitrise des conditions et du processus de formation de la phase blanche est donc nécessaire dans le but d’apporter une réponse efficace aux besoins de réduction des coûts de maintenance des rails.

Encadrement

  • Directeur : F. Lebon / LMA
  • Co-directeur : A. Saulot / LaMCoS

Résumé

Le but de ce projet est de comprendre les conditions de formation de la phase blanche en fonction des conditions de circulation et de l’état du rail (géométrie, structure métallurgique, analyse chimique) pour permettre de proposer des voies d’amélioration (nuances et maintenance des rails, pilotage des trains). Les partenaires de ce projet sont les deux principaux opérateurs du secteur ferroviaire RATP et SNCF, la société British Steel et les laboratoires de recherche LMA, LAMCOS, MATEIS, LML.
L’objectif in fine étant de maitriser les conditions d’apparition de la phase blanche, avec une modélisation multi physique de son comportement, les travaux consisteront à :

  • 1. Conduire une campagne expérimentale de premiers essais mécaniques à température contrôlée SANS CONTACT (LAMCOS, Lyon) représentatifs du contact roue-rail. Ces essais permettront de déterminer les conditions de formation de la phase blanche et d’identifier les paramètres des modèles thermomécaniques des TTS développés par le LMA (thèse de Grégory ANTONI en 2010.
  • 2. Mettre en œuvre les modèles thermomécaniques des TTS (thèse de Grégory ANTONI en 2010), et confronter les résultats numériques aux résultats expérimentaux. Améliorer les modèles thermomécaniques et notamment la cinétique de TTS.
  • 3. Développer des modèles multi-physiques (mécanique, thermique, transformation de phase) en intégrant les interactions mécaniques et thermiques du contact avec frottement

    Réalisation d’essais AVEC CONTACT sur le banc d’essai TRIBORING reproduisant le contact roue-rail à l’échelle 1/4. Cette campagne d’essais permettra de valider les modèles de TTS développés précédemment.

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