Etude et Modélisation de l’Interaction Sol - Outil d’excavation (Study and Modelling of Soil–Excavation Tool Interaction)
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Date
2026
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Abstract
L’efficacit´e de l’excavation d´epend fortement de la g´eom´etrie de l’outil et
des param`etres op´eratoires, notamment l’angle d’attaque, la profondeur de
coupe et la vitesse de l’outil. Cette ´etude analyse l’interaction sol-outil lors
de l’excavation `a l’aide d’une approche combinant mod´elisation num´erique
tridimensionnelle et validation exp´erimentale, dans le but d’identifier les
conditions de fonctionnement permettant d’optimiser les performances tout
en r´eduisant la consommation ´energ´etique. La mod´elisation num´erique repose
sur la m´ethode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), impl´ement´ee
dans Abaqus/Explicit, associ´ee au mod`ele constitutif de Mohr-Coulomb pour
repr´esenter le comportement m´ecanique d’un sable argileux. Une ´etude param´etrique
a ´et´e men´ee en faisant varier l’angle d’attaque de 30➦`a 90➦, la
profondeur de coupe jusqu’`a 300 mm et la vitesse de l’outil. L’influence de ces
param`etres sur les forces de r´eaction verticale (RF2) et horizontale (RF3) a
´et´e analys´ee num´eriquement et compar´ee aux r´esultats exp´erimentaux obtenus
sur banc d’essai. Les r´esultats montrent une augmentation des forces de
r´eaction avec la profondeur de coupe, ainsi qu’une ´el´evation de la r´esistance
verticale avec l’angle d’attaque et la vitesse de l’outil. La r´esistance horizontale
est principalement influenc´ee par la vitesse de l’outil. Une bonne
concordance entre les r´esultats num´eriques et exp´erimentaux a ´et´e observ´ee,
confirmant la fiabilit´e du mod`ele propos´e. La configuration optimale correspond
`a un angle d’attaque de 45➦, une profondeur de coupe de 100 mm et
une vitesse de 100 mm/s, offrant un compromis efficace entre performance
d’excavation et r´eduction des efforts.