Développement et validation d'un modèle numérique de chariot automoteur afin de prédire son renversement

Cet article présente la modélisation effectuée du comportement dynamique d'un chariot automoteur et la validation de ce modèle. L'objectif était la construction d'un outil permettant de simuler des situations courantes de circulation de ce type de véhicule mais aussi de situations critiques, en particulier, celle d'un renversement latéral. Le but à moyen terme est l'utilisation de ce modèle en tant qu'outil d'aide à la conception, à la formation et à l'élaboration de normes de sécurité pour réduire les accidents liés à l'utilisation de cette machine qui fait encore, en moyenne, près de 10 morts chaque année en France.
Le modèle mécanique de chariot ainsi que le modèle de pneumatique sont décrits dans cet article. Un modèle de pneumatiques latéral de Pacejka a été utilisé et intégré au modèle de chariot. Ainsi, les forces et moments d'interaction entre les roues et la chaussée sont calculés à chaque instant. Des données mesurées sur banc expérimental, caractéristiques du comportement dynamique de plusieurs pneumatiques ont été utilisées pour identifier les paramètres du modèle de Pacejka. Les limites de ce modèle, adapté dans cette étude à des pneumatiques aux caractéristiques différentes de ceux du domaine automobile, ont été étudiées. Des tests sur piste ont été réalisés avec un chariot d'essai sécurisé. Le but de ces essais était de mesurer les caractéristiques de la trajectoire (vitesses, positions, accélérations, angles de dérive), à comparer aux prédictions obtenues avec le modèle et permettant ainsi d'en valider la robustesse et la précision. Des situations de renversement partiel jusqu'à 15° ont été provoquées. Les grandeurs mesurées pendant les essais sont comparées aux résultats de calculs obtenus pour des configurations de conduite identiques.
Une bonne corrélation calculs/mesures est obtenue lors de la prise d'un virage en J large (avec et sans renversement), des trajectoires circulaires ou encore de slaloms. La corrélation calculs/mesures est moins bonne pour un virage très serré, lorsque le chariot effectue un quasi-demi-tour sur place, par exemple. Les observations, l'analyse des données et des calculs permettent de préciser les limites du modèle.