Modélisation d’essais de choc sur dispositifs de retenue de véhicules : Application aux dispositifs mixtes acier-bois

Vehicle restraint system crash test modelling : Application to steel-wood structures

• Auteur / Autrice : Clément Goubel
• Direction : Michel Massenzio, Sylvie Ronel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 13/12/2012
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (France ; 2011-2019)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Ichchou, Edmondo Di Pasquale, Jean Bloch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marco Anghileri, Eric Markiewicz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automobiles -- Systèmes anticollision

Automobiles -- Dispositifs de sécurité

Automobiles -- Protection

Automobiles -- Matériaux

Accidents de la route

Mots clés libres

Simulation numérique d’essai de choc

Dispositifs de retenue de véhicule

Validation de modèles éléments finis

Études paramétriques

Modes de ruine

Bois

Crash test simulation

Vehicle restraint system

Finite element model validation

Parametric studies

Failure modes

Wood

Résumé

En France, un tiers des personnes tuées sur la route le sont lors d’un accident sur un obstaclefixe. Dans 90% des cas, ces accidents surviennent après une perte de contrôle du véhicule.Les dispositifs de retenue de véhicule ont pour but de maintenir les véhicules en perdition surla chaussée en limitant la sévérité de l’impact.Ces dispositifs doivent subir des essais de chocs normatifs afin de pouvoir être installés sur lebord des routes européennes et d’évaluer leurs performances en termes de sévérité et dedéflexion.Les tolérances existantes sur les paramètres d’essai (véhicule, masse du véhicule, vitesse,angle et point d’impact …) et les incertitudes sur les caractéristiques mécaniques desmatériaux constituant le dispositif ont un effet sur les performances de ce dispositifs etdoivent être prises en compte lors des calculsLes dispositifs mixtes (acier-bois) présentent une difficulté supplémentaire en raison del’hétérogénéité du matériau et de sa sensibilité aux variables d’environnement telles que latempérature et l’humidité.Afin de prendre en compte cette variabilité et d’évaluer son impact sur les performances d’undispositif, des essais dynamiques sur des échantillons de structure ont été réalisés et modélisésnumériquement.Enfin, un modèle complet d’un dispositif de retenue de véhicule a été effectué et corrélé surun essai de choc réel à l’aide d’une méthode prenant en compte la variation de paramètresphysiques liés à l’apparition des modes de ruine de la structure. Une fois corrélé, le modèle aété utilisé afin d’évaluer l’incidence de la modification des caractéristiques mécaniques dubois liée aux variations des conditions environnementales.

In France, one third of the people dying on the roads are killed after impacting against ahazard. In 90% of the reported cases, these accidents result from loss of control. VehicleRestraint Systems (VRS) are specially designed to restrain an errant vehicle and to limitimpact severity.Before being installed on the roadsides, these devices have to be crash-tested according tostandards in order to evaluate their safety and deflexion performances.Tolerances exist on impact parameters (vehicle, vehicle mass, impact speed, impact angle,impact point …) and material’s mechanical characteristic uncertainties have an effect towardsdevice performances and have to be taken into account during numerical simulations.Steel-wood structures present an additional numerical challenge due to wood heterogeneityand its sensibility to environment variables such as temperature and moisture content.In order to assess the effect of this variability toward safety performances, three point bendingdynamic experiments on structural samples are performed and modelled.Finally, a complete model of a vehicle restraint system is built and validated according to realcrash test results thanks to a parametric method. This method takes into account the variabilityof the parameters associated to the failure modes of the structure. Once validated the model isused to assess the effect of wood mechanical properties modifications due to environmentvariable variations.