Mise au point d'une methodologie de conception et de dimensionnement de la fonction absorption de choc d'un bouclier de vehicule automobile

par SLIMANE BEKHOUCHE

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Physique

Sous la direction de Roger Ohayon.

Soutenue en 1997

à CNAM .

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  • Résumé

    L'objet de cette etude concerne la mise au point d'un outil et d'une methodologie de conception des boucliers de vehicules automobiles pour ce qui est du dimensionnement de leur fonction absorption de choc. Le choc entre vehicules est un phenomene complexe qui fait intervenir un comportement non lineaire et dynamique de leur structure. Les methodes actuelles de validation des etudes font appel a des calculs de resistance des materiaux et des essais iteratifs, durant tout le cycle de developpement, sur des elements de bouclier jusqu'a leur mise au point definitive. Leur duree est longue et leurs couts eleves. La methode de mise au point decrite ici s'appuie sur l'utilisation de la modelisation des differents elements de la structure par elements finis, la caracterisation du comportement des materiaux mis en oeuvre et l'introduction des conditions aux limites. Le calcul dynamique par les methodes explicites permet d'analyser le comportement au choc du vehicule pour valider une solution ou l'optimiser. Le point de depart de l'etude concerne la connaissance meme des materiaux en jeu. Les essais de traction standard sur les materiaux thermoplastiques ne fournissent pas directement les lois de comportement permettant de realiser des calculs en domaine non lineaire sous chargement dynamique. On propose une methode pour determiner celles-ci par interpretation d'essais de traction a differentes vitesses, jusqu'a la rupture, suivis de calculs de calibrage et de validation. Ces essais et ces calculs de simulation sur des eprouvettes de traction, des eprouvettes d'absorbeurs, puis des units complets justifient la necessite de la caracterisation des materiaux thermoplastiques par des lois elastoviscoplastiques, qui decrivent le comportement global et local des materiaux soumis a de grandes deformations et permettent de predire la reponse des pieces et des assemblages sous chargement quelconque et de determiner leurs limites d'utilisation. Ils justifient en particulier la necessite de la modelisation de la structure propre du vehicule pour dimensionner la fonction absorption de choc du bouclier. Finalement, cette methode de dimensionnement a ete validee par l'application a l'etude des boucliers de deux vehicules en cours de developpement. Elle a permis, pour le deuxieme cas, d'envisager differentes solutions et d'optimiser le concept choisi.


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