Absorbeur de Choc Ennonce

Module :

Modélisation par éléments finis

Groupe 5 EMB1 Date : 17/11/2015

Mohamed Nejib GDOURA

Emna BEN ALI

TP : Absorbeur de choc

Figure 1 : essai de choc frontal (Peugeot 208)

Mohamed Nejib GDOURA Emna BEN ALI [email protected] [email protected] [email protected]

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Emna BEN ALI

I. Position du problème La partie avant du véhicule est conçue pour se déformer en cas de choc frontal violent (Figure 1). Cette déformation est censée alors absorber le maximum d'énergie cinétique et empêcher un transfert d'énergie trop important au passager. Sans sa dissipation, les occupants du véhicule subissent une décélération brutale qui, si elle est trop élevée, ne serait pas supportée par le corps humain. L'habitacle de la voiture (partie où se trouvent les passagers) est quant à lui censé être le plus rigide possible et empêcher la pénétration de la partie avant qui se déforme. Plusieurs technologies peuvent être utilisées : amortissement liquide, frottement entre pièces, flambage (nid d'abeille, soufflets, longerons). L'énergie cinétique du véhicule en mouvement sera transformée en chaleur ou en déformation plastique. Le choix du constructeur sera le meilleur compromis entre capacité d'absorption, prix et masse. Avec l'augmentation significative des normes de sécurité dans la conception des nouvelles voitures, et avec les objectifs d'optimisation massique compte tenu de la fluctuation du prix des carburants, la problématique des absorbeurs de choc est devenue de plus en plus importante. Dans le cadre de cette étude, nous nous intéressons à la simulation par éléments finis d’un absorbeur à déformation plastique de type longeron, tels ceux que nous avons dans la majorité de nos voitures. Ce système est illustré sur la Figure 2.Il se compose de :

• deux brancards (A) pour absorber les grandes énergies cinétiques ; • deux petits absorbeurs (B) pour absorber les chocs à faibles vitesse ; • la poutre (C) pour répartir les efforts sur les deux voies latérales (A+B).

Figure 2 : système d’absorbeurs de choc avant complet (état déformé)

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Emna BEN ALI

L’objectif est de reproduire numériquement l’essai expérimental. La figure 3 montre l’absorbeur de choc flambé en accordéon. Les plis formés sont le siège de la dissipation de l’énergie cinétique.

Figure 3 : résultat expérimental de l’essai de choc appliqué à l’absorbeur de choc (B)

II. Données initiales

L’absorbeur à modéliser est représenté sur la Figure 4.

Figure 4 : modèle géométrique simplifié de l’absorbeur de choc

320

70 2

70

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Emna BEN ALI

La masse de la voiture est 1200 kg. La vitesse de la voiture juste avant le choc est 10 m/s. Afin de simplifier le problème, le choc à simuler est entre l’absorbeur est une plaque infiniment rigide.Le coefficient de fortement entre les deux corps en collision est 0.2. On va simuler le choc deux fois en considérant deux matériaux différents, soient deux aciers de masse volumique 7850 kg/m3 :

i) Matériau purement élastique

E ᶹ 210 GPa 0.3

ii) Matériau élasto-plastique de Johnson-Cook

E ᶹ A B n

210 GPa 0.3 510 MPa 60 MPa 0.25

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III. Modélisation du système

1) Le système d’unités de base choisi est [mm, tonne, s, Kelvin]. Déduire les

unités de : • Effort • Contrainte • Module de Young • Energie interne

Justifier votre réponseà l’aide d’une analyse dimensionnelle 2) Peut-on réduire la dimension du modèle (3D, 2D, 1D)? Justifier votre réponse. Il vous est demandé maintenant de modéliser les chargements et les conditions aux limites.

3) Le modèle possède-t-il une symétrie ? Justifier votre réponse. Si oui, quelles conditions supplémentaires doivent être introduites ?

La taille de maille initiale est 5mm. Mettre en œuvre la modélisation sur Pam crash. 4) La distance parcourue par la voiture après le choc ne dépasse pas 26 cm.

Quelle sera la durée de simulation ?

5) Lancer un premier calcul avec le matériau élastique. Interpréter le résultat.

6) Lancer un calcul avec le matériau élasto-plastique de Johnson-Cook. Interpréter le résultat.

7) A partir de quelle taille de maille peut-on considérer que la solution ne dépend plus du choix du maillage ?

8) Calculer l’énergie cinétique de la voiture. Comment cette énergie est-elle dissipée lors du choc ? Déduire que Energie cinétique + Energie interne = constante

Vérifier le résultat à l’aide de Visual Viewer.

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