Essais statiques et de fatigue sur une barre antiroulis

La barre antiroulis est un dispositif installé entre la caisse et le bogie. Sa fonction est d’amortir les mouvements de roulis de la caisse lors des virages provoquant un balancement de droite et gauche des voyageurs.

Le principe est d’utiliser une barre cylindrique métallique généralement montée sur le bogie et reliée à la caisse par deux bielles fixées à ses extrémités.

Tout mouvement de roulis provoque, par l’intermédiaire des bielles, une torsion de la barre qui contient alors le mouvement. Il s’agit d’un dispositif de stabilisation très efficace, peu onéreux et surtout d’un entretien beaucoup moins important que des suspensions classiques.

Dans le cadre d’une étude pour l’un de nos clients, l’Agence d’Essai Ferroviaire a dû concevoir un banc d’essais afin de répondre à plusieurs objectifs :

• Vérification des caractéristiques d’un nouveau type d’articulation élastique se trouvant à chaque extrémité des bielles (validation d’un fournisseur secondaire).

• Détermination de l’état de contraintes dans les bielles (vérification des déformations pour valider la résistance).

• Etude des usures liées au phénomène de rotation de la barre au niveau de sa liaison par cannelures avec les leviers (investigations).

• Confirmation de la tenue en fatigue des différents composants par le biais de contrôles non destructifs certifiés COFREND (vérification de l’absence de fissures).

En premier lieu, il faut savoir qu’un banc d’essai, aussi perfectionné qu’il soit, ne peut pas toujours reproduire à l’identique la cinématique d’un organe complexe (mouvements combinés de rotation, de translation, de torsion, etc.) en raison des choix de conception garantissant la faisabilité de l’essai pour le rapport qualité attendu par nos clients. Cet aspect « représentativité » des essais peut parfois être également difficile à intégrer lorsque l’on souhaite se comparer à des calculs numériques de structures eux-mêmes basés sur des hypothèses (simulation des liaisons, taille des mailles de calculs, loi de comportement, etc.).

La détermination du banc d’essai et donc ses limites sont des points que nous abordons avec nos clients avant réalisation des essais et durant la phase de conception du banc à l’aide d’outil CAO 3D.

Dans le but de reproduire au mieux les sollicitations du service, une barre antiroulis complète a été mise en place.

Les forces dynamiques de part et d’autres de la barre antiroulis sont appliquées au droit des leviers par l’intermédiaire d’un vérin dynamique équipé d’un capteur de force qui permet de simuler le roulis de la caisse via une liaison pivot au centre de la « poutre outillage ».

Ces forces peuvent être déterminées à partir de mesures réalisées en grandeur réelle, estimées par calcul et/ou issues des référentiels normatifs.

Les résultats de cette étude ont permis de répondre aux besoins du client à savoir :

• Un nouveau fournisseur d’articulation élastique a pu être qualifié. Pour ce faire, deux essais ont été réalisés afin de confirmer dans un premier temps la résistance des articulations élastiques de service à l’essai retenu. Le nouveau type d’articulation a ensuite subi le même programme d’essai permettant ainsi de confirmer le principe GAME signifiant que la pièce apporte une garantie de tenue « Globalement Au Moins Equivalente ».
• Cette vérification s’est accompagnée de mesures de rigidités radiales, torsionnelles et coniques de la liaison élastomère à l’aide de bancs auxiliaires. Des découpes permettant de contrôler l’intégrité interne de l’articulation ont également été effectuées.
• Les microdéformations de la bielle mesurées à l’aide de jauges extensométriques ont confirmé son bon comportement sous diverses sollicitations.
• Après essai et démontage des leviers de la barre, les cannelures ont été expertisées permettant ainsi de confirmer leur résistance aux sollicitations.

Notre laboratoire peut se charger de tout ou partie des étapes indispensables à la bonne exécution de vos essais sous accréditation COFRAC EN 17025.

Pour ce faire, nous disposons de nombreuses installations ainsi que d’une trentaine d’actionneurs permettant de développer des forces de 40 à 400 kN et pouvons vous proposer différentes mesures (accélération, déplacement, déformations, etc.).

Ce type de prestation est réalisable sur tous types d’organes.