Experiments and models until failure of bonded joints for crashworthiness
par David Morin
Thèse de doctorat en Génie mécanique
Sous la direction de Franck Lauro.
Soutenue en 2010
à Valenciennes .
mots clés-
Titre traduit
Caractérisation du comportement dynamique des structures collées au crash
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Résumé
Depuis plusieurs années, l'utilisation du collage structural connait un essor grandissant au sein de l'industrie automobile. Avec l'apparition de nouvelles colles, les capacités d'absorption d'énergie des véhicules peuvent être maintenant aussi améliorées. Pour cela, l'utilisation du collage structural doit être optimisée. Cette optimisation qui permettra de se rapprocher d'un véhicule sûr et léger ne se fera que par le biais de simulations numériques et plus précisément en utilisant la technique des éléments finis. Malheureusement, il n'existe pas aujourd'hui de modèles permettant de prendre en compte les joints collés dans les calculs de crash. Ces travaux de thèse apportent une stratégie de modélisation des assemblages collés au crash. Cette stratégie s'appuie sur deux modèles éléments finis distincts basés l'un sur une approche mésoscopique et l'autre sur une approche macroscopique. L'utilisation de tels modèles a requis l'implémentation au sein de Abaqus, d'un nouveau modèle de comportement et de rupture pour l'approche méso mais aussi d'un nouvel élément fini pour l'approche macro. L'identification des paramètres comportementaux de ces modèles est réalisée sur des essais sur colle à l'état massique. Les critères de rupture utilisés sont quant à eux identifiés sur des essais massiques pour l'approche méso et sur des essais sur assemblages pour l'approche macroscopique. Ces essais sont réalisés sur une large plage de vitesses de déformations (0. 01 à 5000 s-1) en utilisant la technique de corrélation d'images. Finalement ces différentes approches sont validées sur différentes structures afin de proposer une stratégie de modélisation de structures collées au crash.
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Résumé
Since many years, structural bonding is widely used in automotive industry. Using the new generation adhesives, the energy management capabilities of cars structures can be improved. In order to take into account these new features into automotive structures, optimal use of structural bonding is needed. This kind of optimization is only achievable with numerical simulations and especially finite elements analysis. In this context, these thesis works bring a modeling strategy of bonded structures for crashworthiness. This modeling strategy is based on two different finite element models. The first one is focused on a mesoscopic approach and the second one on a macroscopic one. These models require the development of a new material behaviour and failure model for the mesoscopic approach and a new finite element for the macroscopic one. The behaviour parameters of these approaches are identified on bulk adhesive specimens. The failure ones are identified on bulk adhesive for the mesoscopic approach and on assemblies for the macroscopic one. These tests are achieved on a wide range of strain rate (from 0. 01 to 5000 s-1) using the digital image correlation technique. Finally, these approaches are validated on different structures and a modeling strategy of bonded structures for crashworthiness is then proposed.
