Conception robuste avec modèles simplifiés de crash : Application au choc lateral d'une automobile

Robust design using simplified models for crashworthiness : application to the design of a passenger car for side impact

• Auteur / Autrice : Raphael Dahan
• Direction : Louis Jézéquel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse modale (ingénierie)

Automobiles -- Résistance aux collisions

Mots clés libres

Conception robuste

Crash

Choc latéral

Sous-structuration

Synthèse modale

Résumé

Dans ce mémoire, une méthode innovante de Conception Robuste est développée, puis appliquée au cas du choc latéral d'une automobile. Elle s'appuie sur le cycle en V de l'Ingénierie Sytème et la construction de modèles physiques justes nécessaires. Ces modèles sont utilisés à chaque niveau du cycle pour réaliser des optimisations robustes à moindre coût avant de décliner les meilleures cibles fonctionnelles au niveau suivant, en termes de Qualité/Coût/Délai. Ce raisonnement fonctionnel par étapes permet de gérer la complexité et de favoriser l'innovation en respectant la progressivité du processus de conception tel qu'il existe aujourd'hui dans les entreprises industrielles. La méthode proposée permet ainsi de maximiser les chances d'aboutir rapidement à un produit qui satisfait au mieux les exigences initiales du Projet. La modélisation simplifiée d'une structure au crash est mise en perpective dans cette démarche de conception. L'analogie entre la construction de modèles simplifiés fonctionnels et le processus de conception est soulignée. Un tel modèle est présenté pour le choc latéral d'une automobile. Une modélisation simplifiée des parties peu déformées d'un modèle éléments finis de crash est également proposée, basée sur l'utilisation d'une synthèse modale élastique en grands déplacements. On réduit ainsi le coût de simulation des modèles de véhicules d'environ vingt pourcents pour une très faible dégradation de la précision des résultats. Cette nouvelle modélisation a été validée sur un cas quasi-industriel de crash automobile. Elle trouve de multiples applications dans la démarche de Conception Robuste proposée.

In this PhD thesis, an innovative robuste design process is developed and then applied to the design of a motocar for side impact. It is based on the V-shapped cycle of System Engineering and the construction of simplifieds physical models. These models are used at each level of the cycle to perform low cost robust optimization before specifying the best functional targets ti the next level, in terms of Quality/Cost/Delivery. By respecting the progressiveness of the design process, this step by step functional reasoning helps to manage complexity andd favors innovation. Thus, the proposed method maximizes chance to reach quickly a design that statisfies at best the initial expectations of the Project. Simplified crash modeling is presented within the framework of the proposed design method. The analogy between the construction of simplified models and the design process is undelined. Such a model is presented, concerning the side impact of a motoorcar. A simplified modeling of parts of a crash model experiencing small strains is also proposed, based on an elactic component modes synthesis taking into account large displacements. Thus, the simulation cost of full vehicle crash models is recued by twenty percents with a very small loss of accuracy in the results. This new modeling method was valisated on a case of car crash close to an industrial procblem. It can be applied in many ways to help reaching a robust design.