Identification de lois de comportement pour le Crash Test automobile

Cette ressource est réalisée par Renaud Merle (professeur agrégé de mécanique, actuellement en thèse au Laboratoire de Mécanique et de Technologie de Cachan).

I. Problématique

1.1 La sécurité

La sécurité est devenue ces dernières années une prestation fondamentale d’un véhicule automobile et un argument commercial marquant. L'existence de barêmes de classement du comportement d'un véhicule au crash (Euroncap) est par exemple connue de tous.
On distingue deux catégories de composants de sécurité : les éléments de sécurité active et les éléments de sécurité passive.
Les éléments de sécurité active ont pour objectif de donner toutes les aides à la conduite possibles pour éviter qu'un accident se produise.Ce sont par exemple l'ABS (Anti blocage des roues), l'ESP (contrôle de la trajectoire), le BAS (Assistant de freinage d'urgence) ou encore l'antipatinage.
Les éléments de sécurité passive ont pour objectif de limiter autant que possible les conséquences du choc sur l’intégrité physique du conducteur et des passagers. Ce sont par exemple les airbags, les prétensionneurs de ceintures de sécurité ou encore les longerons participant à dissiper l'énergie cinétique du véhicule en cas de choc. C'est sur ces derniers que nous allons concentrer notre attention.

Un véhicule en test de crash frontal

1.2 La problématique du Crash Test

Les tests Euroncap évaluent les performances réalisées par le produit lors de différentes situations de crash. Les grandeurs mesurées sont les accélérations et efforts subis par un mannequin instrumenté dans des conditions de crash décrites précisément. Différents critères sont reliés aux accélérations mesurées en différents points (tête, thorax, membres, etc...).
Par exemple, le HIC (Head Injury Criterion) est relié aux accélérations mesurées au niveau de la tête:
- à partir des accélérations mesurées suivant trois directions au niveau de la tête du mannequin, une accélération équivalente est calculée, et un critère (HIC, Head Injury Criterion) est calculé par intégration sur le temps de mesure.

Une accélération résultante est calculée à partir des mesures des différents capteurs

Un critère (HIC, Head Injury Criterion) est calculé par intégration sur le temps de mesure

La qualité de la sécurité lors d'un impact frontal est évaluée à partir des valeurs de différents critères de ce type.


Dans le cas de l'impact frontal, l'objectif pour assurer la survie des passagers est donc de ralentir le véhicule sans à coups (des décélérations trop brutales peuvent entraîner des lésions graves) et sans pénétration de corps étrangers dans l'habitacle. Il s'agit de dissiper l'énergie cinétique du véhicule: l'ordre de grandeur de l'énergie cinétique à dissiper est de 200 kJ pour un choc à 60 km/h (la masse de la voiture est prise à 1500 Kg). Si l'on considère un effort de freinage constant sur 1 m (distance d'arrêt du véhicule correspondant à la déformation totale observée), on obtient un effort moyen nécessaire pour freiner le véhicule de l'ordre de 200 kN.
L'effort est assuré par les longerons, composants de la partie déformable de la structure impliqués lors du choc frontal. Ces composants sont généralement en tôles métalliques soudées par points, et ils subiront une déformation plastique importante (la géométrie de la structure doit donc être adaptée pour permettre de grandes déformations plastiques sans rupture des longerons)..

Structure des caisses automobiles: distinction entre zone d'absorption et zone de protection

 

Il est donc nécessaire de dissiper l'énergie cinétique du véhicule par plasticité, en garantissant un maintien correct de l'effort résistant durant le crash.

Suite: le contexte de l'étude

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maj le 01-02-2007

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