Mise en place d'une méthode d'analyse numérique de la rupture structurale des générateurs de gaz pour airbag en phase de tests destructifs

par Harold Fresnel

Thèse de doctorat en Mécanique du solide

Sous la direction de Gérard Rio.

Soutenue en 2008

à Lorient .


  • Résumé

    Le fonctionnement des airbags est soumis à des règles draconiennes de sécurité vis-à-vis des occupants du véhicule. Dans cette étude, le modèle est un tube à paroi mince fermé à ses deux extrémités par des sertis et percé d'orifices pour l'évacuation des gaz de combustion. Avant sa mise sur le marché, le système pyrotechnique subit des essais de validation. Le dernier (burst test) consiste à soumettre la chambre de combustion du générateur de gaz (GG) à des rampes de pression dynamique conduisant à la rupture de la structure. L’objectif est d'optimiser la conception des GG via la simulation numérique afin de rendre plus efficace et moins coûteuse en essais réels la phase de développement. On s’intéresse ici à la réponse dissipative du matériau constituant les GG au cours du burst test induit par un chargement dynamique. On étudie particulièrement Le mode de rupture par endommagement plastique ductile. Pour l’obtention de résultats expérimentaux exploitables, une étude numérique préliminaire est réalisée afin d’optimiser différentes géométries d’éprouvettes courbes (usinées dans un tube) en termes de champs de contraintes et de déformations dans les sections utiles. La campagne expérimentale montre une influence significative de l’écrouissage plastique, de la viscosité ainsi que de l’endommagement plastique ductile. Le modèle GTN est utilisé pour décrire les effets combinés mentionnés précédemment, incluant la germination et la croissance de cavités. Des simulations numériques du burst test sont enfin réalisées à l’aide du code de calcul industriel ABAQUS. La confrontation des résultats numériques et expérimentaux est encourageante concernant la prédiction du modèle.

  • Titre traduit

    Numerical analysis method set up for airbag inflator structural failure during destructive tests phase


  • Résumé

    Airbag inflator functioning is submitted to draconian safety rules for vehicle occupants. In this study, the inflator structure is a thin tube closed at both extremities, crimped and perforated with exit ports for combustion gas release. Prior to manufacturing, the pyrotechnic system undergoes validation (burst) tests. The latter consist in putting inflator combustion chamber under various dynamic pressure ramps until structure failure. This work aims at increasing the efficiency and at reducing validation tests number by using numerical simulation. In this work, we are interested in the numerical description of the dissipative response of the inflator material during the burst test induced by dynamic loading. The failure mode under ductile plastic damage is particularly studied. For obtaining reliable experimental results, a preliminary numerical study is carried out for optimising the geometry of curved samples (machined in thin small diameter tubes) regarding strain and stress fields in the gage length. The experimental campaign shows significant influence of strain hardening, plastic viscosity and ductile damage on inflator material behaviour. The GTN damage-plasticity model is used to describe the combined aforementioned effects, including cavity nucleation and growth laws as well as viscous plasticity potential. Numerical simulations considering the validation burst test problem is performed employing the engineering calculation code ABAQUS. Confrontation of numerical results with experimental ones is encouraging concerning prediction ability of the model.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XV-140 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.105-112

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