Dynamic behavior of iced cables subjected to mechanical shocks = Comportement dynamique des câbles recouverts de glace et soumis à des chocs mécaniques

Dans les regions froides, les conducteurs de lignes et leurs supports sont directement exposes au givrage atmospherique. En outre, on s'attend a ce que les temperatures croissantes dues aux changements climatiques augmentent les risques lies aux evenements meteorologiques extremes qui peuvent augmenter la frequence et la severite des tempetes de verglas. Plusieurs types de depot de glace atmospherique peuvent charger les câbles aeriens : la neige collante, le givre dur, le givre leger et le verglas. Les depots de glace sur des structures exposees peuvent etre la source de plusieurs problemes mecaniques. Sur les lignes aeriennes a haute tension en particulier, les surcharges verticales dues a l'accumulation de glace lourde, couplees aux surcharges horizontales dues au vent sur les conducteurs et les structures glaces peuvent causer des dommages structuraux, conduisant meme a l'effondrement des supports en cascade. Par consequent, afin de proteger les lignes contre de telles surcharges et d'assurer la fiabilite des reseaux aeriens de distribution et de transport d'electricite, diverses methodes de deglacage des lignes ont ete employees. Une technique de degivrage d'interet dans cette recherche emploie des chocs mecaniques pour degivrer les câbles de garde profitant du comportement fragile de la glace dans un regime a taux de deformation eleve. Cette recherche se concentre donc sur l'analyse dynamique des lignes aeriennes de transport d'electricite recouvertes de glace et assujetties a des chocs mecaniques qui peuvent resulter de l'effet d'une charge externe prevue pour deglacer les conducteurs ou des desequilibres de charge dus au delestage de glace soudain. En particulier, la reponse dynamique des câbles recouverts de glace soumis a des chocs mecaniques est etudiee par modelisation numerique utilisant la methode des elements finis non-lineaires. L'objectif est de comprendre le phenomene du delestage de glace induit mecaniquement sur des portees individuelles du câble aerien. Dans la plupart des etudes de delestage de glace precedentes, la reponse de la ligne au dechargement instantane a ete modelisee, tandis que dans cette recherche, la propagation du delestage le long de la portee est etudiee. L'auteur propose un modele numerique qui considere la rupture du depot de glace explicitement en tenant compte des proprietes mecaniques de la glace. Ce modele permet de calculer les effets dynamiques du delestage de glace induit par une excitation d'impulsion sur une section de ligne aerienne de portee simple qui simule l'effet d'une charge externe. Le modele propose peut servir de base pour etudier divers criteres de rupture du depot de verglas en termes des relations de contraintes-deformations en tension et en flexion et tenant compte des effets du taux de deformation, en particulier. Diverses geometries de la section de ligne peuvent egalement etre etudiees avec ce modele. Plusieurs scenarios de delestage de glace pour des lignes a l'echelle reelle sont simules afin d'etudier l'effet de variables comme l'epaisseur de glace, les parametres de ligne tels que la longueur de portee, la tension du câble et sa rigidite axiale, et les caracteristiques d'impulsion. Un modele experimental de portee simple a l'echelle reduite est egalement etudie afin de valider le modele numerique.