PLASTIQUES ET COMPOSITES DANS LES VEHICULES RENAULT
Documents

DE/DEMAT/0854 P. ROUBINET Le 10 mai 1990

ETUDE DU COMPORTEMENT AUX CHOCS DES MATERIAUX ORGANIQUES

 1- HISTORIQUE

Pour améliorer la protection aux chocs des véhicules et la sécurité des passagers, des programmes de recherches ont été engagés par les constructeurs automobiles à partir des années 60.
En ce qui concerne Renault, l'amélioration du comportement aux chocs des véhicules a été pilotée par le Sce 0876 avec développement des moyens d'essai à Lardy (M.Ventre), tandis que la sécurité passive était étudiée par le service de Physiologie (0864), commun à Peugeot et Renault, et dirigé par le Dr Tarrière.

Pour apporter au BE l'assistance nécessaire, et compte tenu de notre prestation sur les boucliers, M.Goupy a demandé que la section "Plastiques armés" (MM.Delacroix, Ducelier et Roubinet) prenne en compte l'étude du comportement aux chocs des matériaux organiques (arrivée de M.Alvez en renfort).

2- ACTIVITES

 Nos activités dans ce domaine ont été les suivantes:

3- PUBLICATION, ARCHIVAGE

Les principaux résultats ont été publiés par les Sces 0876, 0864 et 0854.
Chacun gère ses archives. En ce qui concerne le Sce 0854 c'est Gilbert.Alvez qui détenait les dossiers, les fichiers, les éprouvettes témoins et une banque de données sur les matériaux.

A partir de 2001, c’est Christophe Saudemont qui reprend cette activité.

4- ETUDES THEORIQUES

Les chocs concernant la sécurité passive peuvent se modéliser comme suit:

impacteur                        absorbeur (padding)

L'énergie cinétique est:  Wc = ½ mv²

Le diagramme effort-enfoncement F = f(Dl) résultant du choc est le suivant:

L'énergie absorbée au moment de l'enfoncement maximum est:

                                                                                                                         Dlmax
                                                                                                                 Wa=ò F dDl
                       
                                                                                               0

A la fin du choc il peut y avoir rebond ou non suivant le matériau utilisé

Matériaux élastiques                 Matériaux amortissants            Matériaux friables

(c/c, élastomères, ...)                    (mousses: PVC, PP,                     (mousses: phénolique,
                                                    PU semi-rigide, ...)                       PU rigide, ...)
                                                    Compression-flambage                Matériaux déformables
                                                    (pièces alvéolées PEBD)               (nids d'abeille: alu,.)

L'amortissement se définit ainsi:

Amortissement % = (Wd/Wa) x 100

Le rendement de diagramme est :

h = Wa / (Fmax Dlmax)

Un absorbeur d'épaisseur l que l'on enfonce d'une valeur Dl subit une déformation Dl/l .

Il est intéressant de comparer les matériaux pour chocs avec des diagrammes F/S = f(Dl/l)

La capacité d'absorption d'énergie par unité de volume est:

(l/l)max
W/V
=ò (F/S) d(Dl/l)
0             

La relation générale:

W/V = (F/S) x h x (Dl/l)

permet de mieux comprendre quels critères de sélection à adopter suivant les applications.

Rg: = h x(Dl/l)

La comparaison des matériaux en considérant la portance F/S pour Dl/l = 50% n'est pas valable pour les absorbeurs.

En effet, si nous prenons le cas des mousses PU semi-rigides par exemple, nous allons trouver des diagrammes différents en fonction de la densité de la mousse:

Un accroissement de la masse volumique apparente réduit l'effet mousse et donc les possibilités de déformation:

                                                                       rm = masse volumique apparente de la mousse
                        (
Dl/l)max (rc - rm) / rc
                                                                      
rc = masse volumique de la matière à l'état compact

Dans la pratique les impacteurs ont des formes qui ne sont pas planes (sphère simulant la tête ou les genoux, cylindre simulant le bassin, le thorax ou l'épaule, impacteur de pare-chocs, poteau, ...) et l'on note un accroissement des surfaces comprimées en fonction de l'enfoncement.

Il en résulte un rendement géométrique qui affecte le rendement de diagramme.

 5- CARACTERISATION DES MATERIAUX POUR CHOCS

Les essais statiques sont effectués sur machine INSTRON en prenant une vitesse d'essai égale à la hauteur de l'éprouvette à comprimer, par minute.

La vitesse de déformation:

v* =(Dl/l)/t = v / l

est ainsi toujours la même et égale à  (1/60) s-1 dans le cas ci-dessus.
Dans la mesure du possible nous avons pris des éprouvettes cubiques de 100 mm de coté.

Les essais dynamiques ont commencé sur un pendule d'accoudoir situé à LARDY.
Nous avons par la suite utilisé le pendule octofilaire du Sce 0862 situé au sous-sol B15.
Puis nous avons réalisé un puits de chute qui a servi à la mise au point de casques de cyclistes et motocyclistes et aux débuts du choc multiaxial.

Plus de 150 matériaux ont ainsi été caractérisés. Les éprouvettes sont conservées dans une armoire. La banque de donnée ainsi constituée peut être consultée auprès des successeurs de M.ALVEZ (plusieurs classeurs volumineux).

Pour certains matériaux, des études plus poussées ont été menées:

6- METHODOLOGIE

7- EXEMPLES D'APPLICATION

Ce document établi en 1990 à fait l’objet d’une mise à jour fin 2000, fichier word « Etude_Choc.doc »
Conversion en fichier HTLM en décembre 2012 « etude_choc.htm »

Retour à Documents