Helical Stranded Cable Simulation in LS-DYNA: Development and Validation of Equivalent Beam Models Integration internship

Abstract

Les câbles hélicoïdaux, tels que ceux utilisés dans les glissières de sécurité en câbles, nécessitent des modèles par éléments finis (EF) à la fois précis et efficaces sur le plan informatique pour les simulations de collision à grande échelle. Ce travail développe et valide des modèles réduits sous LS-DYNA par comparaison avec un modèle de référence en 3D solide. Le modèle de référence, un câble hélicoïdal à 7 torons discrétisé avec des éléments hexaédriques, est calibré à l’aide de propriétés de l’acier issues de la littérature et évalué en traction, en flexion quatre points et en torsion. Deux approches simplifiées sont considérées : (i) un modèle de poutre au niveau des torons conservant la géométrie hélicoïdale et le contact inter-torons, et (ii) un modèle de poutre équivalente calibré directement à partir de la réponse du modèle solide.

Les résultats montrent que les modèles de poutres non calibrés surestiment la rigidité axiale, en flexion et en torsion, tandis que les modèles équivalents calibrés reproduisent fidèlement les réponses globales force-déformation, moment-courbure et couple-torsion, avec une réduction significative du temps de calcul. Pour démontrer l’applicabilité, le modèle de poutre équivalente est enfin appliqué à une simulation d’impact de véhicule type bogie, où il reproduit avec succès les indicateurs globaux de crash avec un coût de calcul fortement réduit.

La méthodologie proposée permet ainsi une représentation efficace des câbles pour des analyses de sécurité à l’échelle système.