Influence de la forme des attaches de sécurité sur leur comportement en service

LPMI: Laboratoire Procédés, Matériaux et Instrumentation, Équipe E.R.T., École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers CER d'Angers, 2 Bd. du Ronceray, BP 3525, 49035 Angers Cedex, France

Auteur de correspondance : Riadh.Bahloul@angers.ensam.fr

Reçu : 28 Juin 2004
Accepté : 19 Décembre 2005

Résumé

Les outils numériques actuels permettent de prendre en compte la majorité des paramètres prévisibles et quantifiables intervenant dans la conception, la fabrication et la mise au point d'un produit et permettent de mettre en place des modèles numériques tridimensionnels très précis. Ce travail présente une étude de faisabilité dans le cadre d'une démarche d'optimisation de forme des pièces de sécurité automobiles obtenues à partir de tôle à Haute Limite Élastique (H.L.E). La méthode proposée repose sur un algorithme d'optimisation utilisant des plans d'expériences. Elle permet de déterminer l'influence de la forme des pièces sur leur comportement statique en traction afin de simuler la résistance au choc de l'attache lors de son dépliage. La méthodologie des surfaces de réponse est utilisée dans un contexte d'optimisation pour l'exploitation des résultats. La technique numérique adoptée est basée sur la théorie de l'élastoplasticité couplée au dommage et avec écrouissage isotrope. La formulation de l'endommagement ductile isotrope de Lemaître utilisée permet une simulation fiable dans le cadre de la méthode des éléments finis à travers une étude paramétrique et comparative de trois formes géométriques d'attaches. Les calculs qui sont effectués sur le code ABAQUS/standard ont montré que le rayon du trou oblong permettant l'accrochage de la ceinture, est le paramètre géométrique qui a l'effet le plus prononcé sur les résultats de l'étude. L'analyse par surfaces de réponse montre que l'état de contrainte de von Mises n'évolue que très peu en fonction des autres variables considérées, mais par contre que les valeurs des contraintes sont beaucoup plus importantes quand le rayon du trou oblong augmente.

Abstract

The current numerical tools make it possible to take into account majority of the foreseeable and quantifiable parameters intervening in the design, manufacture and the development of a product and allow to use very precise three-dimensional numerical models. This work presents a shape optimisation study of automotive safety parts obtained from sheet metal with High mechanical characteristics (High Strength Low Allowed steel H.S.L.A). The method suggested constitutes an optimisation algorithm using the experimental designs in order to determine the influence of the shape of parts on their static behaviour in traction making it possible to simulate the impact resistance of the fastener at the time of its unbending. The response surface methodology is used in a context of optimisation for the analysis of the results. This numerical technique is based on the theory of elastoplasticity integrating an isotropic hardening. The formulation of Lemaître isotropic ductile damage is used and must ensure a reliable simulation within the framework of the finite element method. With a parametric and comparative study of three geometrical shapes, the results of the calculations are carried out by using the ABAQUS/standard code. They showed that the effect of the radius of oblong hole is the most significant geometrical parameter in this study. This was highlighted by the response surface method which shows that the state of von Mises stress does not evolve according to other variables considered; on the other hand the values prove much more significant influence when the radius of the oblong hole increases.