Discrete element modelling for wheel-soil interaction and the analysis of the effect of gravity

Abstract

La méthode par éléments discrets (DEM) est largement considérée comme l'une des approches les plus précises, bien que plus exigeantes en calcul, pour la modélisation dans le domaine de la terramécanique. Son attrait réside dans sa prise en compte explicite de la gravité dans la formulation, ce qui la rend facilement applicable à l'étude des sols dans des environnements à gravité réduite. L'approche de la modélisation terramécanique avec particules parallèles (P2) est une autre approche par éléments discrets qui est plus efficace au point de vue de temps de calcul, au détriment de certaines supposition. Jusqu'à présent, cette méthode a été principalement appliquée aux manoeuvres d'excavation de sol. L'objectif de ce travail est de mettre en oeuvre et de valider l'approche P2 sur une seule roue traversant le sol afin d'évaluer l'applicabilité de la méthode à l'étude de l'interaction entre roue et sol. On étudie en particulier dans quelle mesure la méthode rend bien compte de l'effet de la gravité sur l'interaction roue-sol. Ceci a été réalisé en construisant un modèle et en ajustant d'abord les paramètres de simulation numériques pour déterminer la fréquence de simulation critique requise pour un comportement de simulation stable, puis en ajustant les paramètres de simulation physique pour obtenir des résultats physiquement précis. Les premiers ont été réglés avec l'analyse de la la convergence des courbes d'énergie cinétique lors de la sédimentation pour différentes fréquences. Ces derniers ont été ajustés par comparaison avec les données de tirant et d'effondrement des roues tirées d'expériences réalisées par un autre groupe de chercheurs sur un banc d'essai à roue unique avec un simulateur de sol martien dans un environnement à gravité réduite. L'effet des paramètres du modèle sur les résultats a également été analysé. Les simulations ont produit des résultats prometteux par rapport aux expériences en ce qui concerne la prévision de tendances observables de manière expérimentale, mais ont également montré des limites pour la prévision des valeurs numériques exactes des forces mesurées

Topics & Concepts