Contribution to the development of a simplified crash aided design methology for transportation vehicles during pre-design stage : introduction to the concept of super folding elements

Contribution au développement d'une méthodologie simplifiée d'aide au design collision des véhicules de transport pendant la phase de préconception : introduction du concept de super éléments de pliage

Eric Markiewicz (1)

1 LAMIH - Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201

In the pre-design phase, transport vehicle manufacturers want to have access to a simplified methodology for simulating collision behavior. The global or hybrid approach, based on the use of non-linear bars and springs to model large compression and bending deformations, meets this expectation. However, it is penalized by the need to use heavy means to feed these equivalent elements. In the case of thin-walled prismatic profiles loaded in axial compression, in order to quickly obtain the stress-strain characteristic we decided to use an analytical method by kinematic models. At the end of a bibliographical research, the generalized mixed model developed by Wierzbicki and Abramowicz, appears to be the most efficient. However, this model is limited to the calculation of the average crushing force, for profiles with monotubular sections of single thickness and subjected to quasi-static loading. We have undertaken to extend this model to the case of multi-thickness sections and to the calculation of the instantaneous crushing force by taking into account the phenomena of buckling and post-buckling. Multitubular section profiles are experiencing a considerable development. In order to increase our field of validity to this type of sections, a campaign of experimental and numerical tests has been carried out. By idealization of collapse facies and formulation of energy dissipation zones, we have led to the development of two new kinematic models. Our field of application concerns the study of impact behaviour. All these models have been extended to dynamic loading mode by taking into account inertia and deformation speed. Finally, the new concept of global or hybrid approach, coupled with kinematic models to feed equivalent elements, has been validated on two industrial cases.

En phase de préconception, les constructeurs de véhicules de transport veulent avoir accès à une méthodologie simplifiée de simulation du comportement en collision. L'approche globale ou hybride, fondée sur l'utilisation de barres et ressorts non-linéaires permettant de modéliser les grandes déformations en compression et en flexion, répond a cette attente. Cependant, elle se trouve pénalisée par la nécessité de recourir à de lourds moyens pour alimenter ces éléments équivalents. Dans le cas des profils prismatiques a parois minces chargés en compression axiale, pour obtenir rapidement la caractéristique effort-écrasement nous avons décidé d'utiliser une méthode analytique par modèles cinématiques. A l'issue d'une recherche bibliographique, le modèle mixte généralisé développé par Wierzbicki et Abramowicz, apparait comme étant le plus performant. Ce modèle est toutefois limité au calcul de l'effort moyen d'écrasement, pour des profils à sections monotubulaires d'épaisseur unique et soumis à un chargement quasi-statique. Nous avons entrepris d'étendre ce modèle au cas des sections à épaisseurs multiples et au calcul de l'effort instantané d'écrasement par prise en compte des phénomènes de flambement et de post-flambement. Les profils à sections multitubulaires connaissent un essor considérable. En vue d'accroitre notre domaine de validité a ce type de sections, une campagne d'essais expérimentaux et numériques a été menée. Par idéalisation des faciès d'effondrement et formulation des zones de dissipation énergétique, nous avons abouti au développement de deux nouveaux modèles cinématiques. Notre champ d'application concerne l'étude du comportement au choc. Tous ces modèles ont donc été étendus au mode de chargement dynamique par prise en compte des inerties et de la vitesse de déformation. Enfin, le nouveau concept d'approche globale ou hybride, couplé aux modèles cinématiques pour alimenter les éléments équivalents, a été validé sur deux cas industriels.

Mots clés: Elastoplasticity; collision; transportation vehicles

Mots clés: Elastoplasticité; Collision; véhicules de transport

Domaines: Génie mécanique [physics.class-ph]

Eric Markiewicz. Contribution au développement d'une méthodologie simplifiée d'aide au design collision des véhicules de transport pendant la phase de préconception : introduction du concept de super éléments de pliage. Génie mécanique [physics.class-ph]. Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, 1994. Français. ⟨NNT : 1994VALE0033⟩. ⟨tel-02992227⟩