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Matériaux composites : les débuts de la simulation de crash

Jean-François Preveraud
Matériaux composites : les débuts de la simulation de crash

Simulation de l'endommagement d'un aileron avant de F1 en composite par un poteau rigide.

© DR

Les matériaux composites occupent une place grandissante dans de nombreux secteurs car ils permettent d’alléger les structures. Mais leur comportement aux chocs reste mal connu. Deux éditeurs viennent pourtant d’intégrer des outils de simulation de crash dans leurs offres.

Dans nombre de moyens de transport, l’absorption de l’énergie cinétique des chocs violents en cas d’accident est confiée à des éléments spécifiques réalisés en matériaux composites. Ces structures permettent d’augmenter la sécurité à un moindre coût, tant au moment de la fabrication initiale qu’à l’occasion de réparations.

Mais la forte hétérogénéité de ces matériaux est un vrai casse-tête pour les ingénieurs chargés de dimensionner les absorbeurs d’énergie. C’est pourquoi le logiciel CZone for Abaqus que Dassault Systèmes vient d’ajouter à sa gamme d’outils de simulation Simulia est intéressant.

Celui-ci, basé sur une technologie développée par la société britannique Engenuity Ltd., simule le comportement des pièces en matériaux composites face aux phénomènes d’écrasement, en association avec les fonctions d’analyse des composites que proposait déjà le logiciel Abaqus FEA.

Ainsi CZone for Abaqus détermine l’ampleur de l’écrasement des matériaux composites, et les différents modes d’échec potentiels tels que le délaminage, la rupture ou le flambage. Il est alors plus facile de comprendre en profondeur la capacité de résistance aux impacts d’une structure complète, que ce soit au niveau de la zone de choc frontal ou de la structure d’appui de l’absorbeur.

Un intérêt qui n’a pas échappé au constructeur automobile britannique Bentley Motors. « Nous envisageons d’intégrer davantage de matériaux composites dans nos véhicules haut de gamme. Mais avant de nous lancer dans le développement de prototypes onéreux, nous devions disposer d’une technologie de simulation capable de prévoir la résistance aux impacts des structures à forte teneur en composites, avec le même degré de confiance que les outils que nous utilisons actuellement pour évaluer les structures en acier. Grâce à l’association de CZone et d’Abaqus, nous disposons de cet outil de simulation critique », constate Antony Dodworth, responsable Recherches chez Bentley Motors Ltd.

ESI Group s’associe au Pôle de Plasturgie de l’Est

D’autres éditeurs s’intéressent aussi à la simulation de crash des matériaux composites tel le français ESI Group, qui a signé un accord en mars dernier avec le Pôle de Plasturgie de l’Est (PPE), centre technique de recherches appliquées spécialisé dans les matériaux composites, pour le développement et la mise sur le marché d’une offre couvrant l’ensemble du cycle de vie des pièces et structures composites fabriquées par les procédés d’injection et d’infusion.

Ce développement commun vise à mettre à la disposition de plusieurs industries telles que l’aéronautique et le spatial, les transports, la construction navale et l’énergie éolienne, des outils de conception et de simulation pour les pièces en matériaux composites. Grâce au partenariat, ces clients peuvent dorénavant bénéficier d’une offre plus complète avec la simulation de crash et d’impact des composites ajoutée au dimensionnement de pièces composites, la mise au point de procédés et la conception de moules qui font partie de l’offre traditionnelle du PPE.

« Pour la première fois dans le domaine des composites, la démarche conceptuelle sera réalisée sur toute la chaîne, de la conception de la pièce intégrant toutes les contraintes technico-économiques jusqu'à sa fin de vie. Il s’agit ici d’une première mondiale dans le cadre de la révolution des matériaux composites au service de l’allégement des structures », explique Jean-Pierre Cauchois, Directeur Technique du PPE.

Pour un matériau composite, les caractéristiques et performances de la pièce et les propriétés du matériau sont étroitement liées. Cet aspect fort des composites est au cœur de la plate-forme de simulation d’ESI Group qui leur est dédiée. « les propriétés du matériau sont suivies et transportées à travers chacune des étapes du cycle de vie : conception, fabrication et finalement utilisation, éventuellement en condition accidentelle. Il en résulte des simulations prédictives et réalistes qui permettent de prendre des décisions », précise quant à lui Patrick de Luca, responsable de la solution Composites d’ESI Group.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.simulia.com & http://www.esi-group.com
 

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