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>Stratégie de modélisation 3D des solides toronnés appliquée à l'étude de la fatigue des conducteurs de lignes de transport d'énergie électrique
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Stratégie de modélisation 3D des solides toronnés appliquée à l'étude de la fatigue des conducteurs de lignes de transport d'énergie électrique
Le vieillissement des lignes de transport d’énergie électrique est une problématique majeure des réseaux. D’ailleurs, des problèmes se posent au plan de l’évaluation de l’état des conducteurs qui, soumis aux vibrations éoliennes, sont vulnérables à l’endommagement en fatigue. Surtout présent aux pinces de suspension, ce phénomène est encore difficile à quantifier, notamment quant à la prédiction de la durée de vie résiduelle des conducteurs. D’autre part, avec le besoin croissant d’optimiser l’exploitation du réseau tout en maintenant sa fiabilité, une estimation précise de l’état d’endommagement des conducteurs est primordiale. Pour cela, une caractérisation des sollicitations à l’échelle des brins est d’abord requise. L’objectif principal de cette thèse vise donc le développement d’une stratégie de modélisation et d’analyse des conducteurs sollicités en vibrations éoliennes permettant une évaluation précise des conditions de chargement locales à l’échelle des brins, tout en tenant compte de l’effet de la géométrie des pinces de suspension.Une stratégie de modélisation 3D des solides toronnés est d’abord développée avec la méthode des éléments finis selon une discrétisation individuelle des brins par éléments poutres, capable de traiter toutes les interactions inter-filaires en frottement. Cette modélisation traduit efficacement la cinématique des torons tout en donnant accès aux charges locales. Son caractère général lui permet aussi d’être appliquée à tout problème impliquant des torons. Appliquée à l’étude des conducteurs sous l’effet des vibrations éoliennes, la stratégie conduit à une description précise de leur comportement tant au plan global en flexion que de la description des contraintes aux brins. Des estimations réalistes de durées de vie en fatigue des conducteurs sont même possibles par l’application de critères d’endommagement aux contraintes.Ensuite, les pinces de suspension sont intégrées à la stratégie de modélisation selon une représentation surfacique traitant le contact pince/conducteur. Une comparaison à des mesures expérimentales met en relief la précision de l’approche. L’analyse de la solution numérique permet l’identification des zones critiques d’endommagement en contact à chacune des couches du conducteur et révèle des informations nouvelles quant à la nature de la sollicitation des brins à la pince de suspension. Finalement, des travaux exploratoires proposent un nouveau concept d’analyse multi-échelles en combinant la modélisation numérique d’un système pince/conducteur à des essais de fatigue sur brins individuels. Une mise en œuvre préliminaire de l’approche permet de valider le concept et en jette les bases en vue de son application future.En somme, la stratégie de modélisation développée dans cette thèse constitue un puissant outil d’analyse qui ouvre maintenant la voie à une caractérisation appropriée de la fatigue des conducteurs en vue ultimement de prédire leur durée et vie résiduelle.
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