Sécurité Passive / Schéma Directeur / Construction
| Confrontation et Recalage des Modèles La confrontation des résultats expérimentaux et numériques nécessite la mise en oeuvre d'une phase de recalage des modèles afin d'améliorer caractère prédictif des modèles numériques. Cette étape validée, il est alors possible de vérifier l'efficacité de la conception vis à vis des critères lésionnels |
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Modifications et Optimisations Les améliorations et optimisations des concepts réclament un schéma itératif de conception des éléments de sécurité secondaire. La vérification de la conception vis à vis des risques lésionnels permet ensuite l'exploitation commerciale du véhicule. |
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Simulation Numérique L'étude des éléments de retenue (ceinture, airbag, limiteurs d'effort....) et l'optimisation de leur efficacité nécessitent la mise en oeuvre de simulations complexes mais efficaces intégrant des mannequins numériques représentatifs, l'environnement de l'occupant et bien évidemment les éléments de sécurité passive.
Cette démarche est appliquée dans le domaine automobile mais aussi dans le domaine ferroviaire où la difficulté principale réside dans la diversité des configurations à considérer (places assises face à face, face à un autre siège, espacement des sièges, passager debout, position des barres de maintien, définition des rigidités des parois de l'aménagement interne du véhicule... |
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Sécurité Passive - Protection des Occupants: Cette branche de la Sécurité Passive relève de l'exploitation de la biomécanique du choc sur la conception des éléments de protection et de retenue des passagers. L'objectif est donc natuellement la protection des organes vitaux : la tête, le thorax, et l'ensemble genoux-fémurs-bassin. La philosophie est de réduire le risque de blessure, mais aussi de réduire les étendues de lésions afin de supprimer si possible les séquelles de l'accident. Depuis 2005, la protection des Piétons est aussi de la responsabilité des concepteurs par la mise en oeuvre d'une Directive Européenne encore expérimentale et en cours de rédaction.
En phase de conception, la sécurité passive - Protection - est basée que deux pôles complémentaires :
1. l'expérimentation
2. la simulation numérique |
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Expérimentation La mise au point des éléments de retenue et des limiteurs d'effort réclame des investigations expérimentales poussées et les plus exhautives possible.
La protection des piétons nécessite l'utilisation de segments corporels mécaniques instrumentés (têtes adulte et enfant, jambe, bassin) selon des protôcoles expérimentaux en cours de finalisation.
La validation finale et la certification du comportement du véhicule complet est du seul ressort de l'Expérimentation. |
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Expérimentation : En phase d'investigation, les expérimentation des composants ou de sous-ensembles sont traitées à échelles 1 pour les éléments automobiles.
Les composants ou sous-strutures ferroviaires ou navals peuvent être traités à échelles réduites. Une analyse en similitude est ensuite appliquée afin d'évaluer le comportement dynamique de la structure réelle.
Les objectifs de ces expérimentations peuvent être multiples: - Investigations - Validation - Constitution de Base de Données - Collecte de résultats de recalage de modèles numériques .. |
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Biomécanique : La biomécanique est l'étude de la réponse du corps humain lorsqu'il est soumis à une charge quelconque La Biomécanique du Choc est une branche de la biomécanique qui traite la réponse du corps humain à des forces d'impact et à un champ d'accélération. |
Critères Biomécaniques : 1.Niveau de blessure ou niveau de sévérité de blessure : amplitude du changement en terme de changements physiologiques et/ou de casse structurelle qui apparaît dans un corps vivant comme la conséquence d'une violence mécanique.
2.Critères de blessure : il est obtenu lorsqu'il y a une bonne corrélation d'un paramètre physique avec la sévérité de blessure de la région du corps considéré.
3.Niveau de tolérance : amplitude du chargement d'un corps vivant ou d'une partie, qui produit un type spécifique de blessure et de niveau de sévérité de blessure. Ce terme doit être spécifié en définissant les aspects suivants : le paramètre physique exprimant l'amplitude du chargement, le type de corps, la partie du corps, le type de blessure et le niveau de sévérité de blessure considéré (Goldsmith (1984) et Aldman (1984) comité européen du véhicule expérimental)
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Subsituts L'utilisation de subsituts humains (Mannequins ou de segments corporels bio-fidèles) permettent de la mise en oeuvre des critères biomécaniques dans les campagnes expérimentales de collision. |
| Sécurité Passive - Absorption - Structure:
L'orientation Absorption de la Sécurité Passive concerne la capacité du véhicule à transformer son énergie cinétique en énergie de déformation plastique de sa structure. Cette Orientation relève donc de la Conception de Structure du véhicule. Les contraintes de conception de la résistance au crash du véhicule sont au nombre de deux :
1. le niveau d'effort de résistance au crash doit être plafonné de manière à limiter les décélérations du véhicule et donc des occupants.
2. l'indéformabilité de la cabine des passagers doit être garantie de manière à empêcher les intrusions et à assurer l'ouvrabilité des ouvrants. En phase de conception, la sécurité passive est basée que deux pôles complémentaires :
1. l'expérimentation
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Analyse Constructeur
L'analyse accidentologique et la biomécanique du choc ont permis de classer les domaines d'implication du concepteur en différents "métiers". Ces métiers font intervenir des ingénieurs et techniciens formés dans des domaines très différents (biomécanique, matériaux, process de fabrication, électronique, mécatronique, pyrotechnique...).
La coordination de ces métiers ne peut passer que par la rédaction de Cahiers des Charges spécifiques par domaine. Ainsi, dans la cadre de la Sécurité Passive, on parlera de sécurité orientée Absorption concernant principalement la structure et de sécurité orientée Protection des Occupants (éléments de retenue...), à laquelle s'associe la Protection des Piétons.
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Confrontation et Recalage des Modèles La confrontation des résultats expérimentaux et numériques met généralement en avant certaines "divergences". La phase de recalage des modèles est très souvent nécessaire à l'amélioration du caractère prédictif des modèles numériques. Cette étape validée, il est alors possible de vérifier l'efficacité de la conception vis à vis des critères de dimensionnement |
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Modifications et Optimisations La validation des concepts passe bien souvent par une succession de modifications plus ou moins profondes. L'optimisation de la conception tant sur le plan technique qu'économique nécessite aussi un certain nombre d'itérations du schéma de conception |
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Simulations Numériques - Approche Locale
Dès lors que l'architecture est globalement définie et que les premères géométries sont accessibles en CAO, une analyse plus fine et plus prédictive peut être mise en oeuvre.
Cette phase de conception utilise des codes de type Eléments Finis spécialement définis pour l'étude des mécanismes locaux d'effondrement de composants et de structures complètes.
Cette Approche Locale est essentielle aux premières validations des concepts de sécurité développés. Elle nécessite des ressources importantes tant en terme de d'investigations initiales pour l'identification des lois matériaux, par exemple, qu'en terme de d'expérience et de savoir faire des Ingénieurs. |
| Simulations Numériques - Approche Globale
La structure du véhicule a pour vocation de protéger les occupants en dissipant le maximum d'énergie tout en limitant les niveaux d'effort et d'accélérations.
Le schéma de conception doit intéger cette optique dès la phase d'avant-projet. Afin d'optimiser la définition des éléments de structure et des composants d'absorption d'énergie, une approche globale permet de "localiser" les paramètres utiles des zones d'absorption (Effort moyen en phase d'effondrement des composants, Longueur d'écrasement minimale...). Cette approche permet aussi d'étudier et vérifier les mécanismes à mettre en oeuvre mais aussi d'éliminer les solutions qui ne fonctionnenent pas.
Les outils de l'approche globale sont des codes d'analyse multicorps spécialement développés pour étudier la Dynamique Rapide des mécanismes fortement non-linéaires dissipatifs. Il est à noter que ces codes peuvent être mis en oeuvre avant même la création des premières CAO. |
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Accidentologie :
L'accidentologie est l'étude systématique des accidents routiers, ferroviaires, aéronautiques et navals. Il s’agit d’une activité interdisciplinaire fondée sur l’analyse des accidents et de leurs conséquences (épidémiologie, typologie, lésions, handicaps, coûts économiques, etc.).
Son apport le plus spécifique concerne les conditions de survenue des accidents, leurs caractéristiques et leurs conséquences (fiches BAAC - Bordereau d’Analyse des Accidents Corporels).
Les résultats des analyses accidentologiques routières ont permis de définir les configurations de collisions entraînant de graves traumatismes sur une échelle de sévérités (AIS).
Les statistiques d'accidents ont permis de quantifier les occurrences de ces configurations.
La définitions des configurations de choc ont conduit les organismes de normalisations à définir des premières normes de conception.
Les analyses accidentologiques et les recherches biomécaniques notamment ont conduit à une définition de protocoles de tests (crash-test) allant au delà du seul aspect normatif (test EuroNCAP). |
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| Critères Biomécaniques de Blessures et de Tolérances Humaines au Choc |
| Substituts de l'Être humain Mannequins de Choc - Instrumentation |
| Outils et protocoles de recueil de données d'accidents routiers, ferroviaires et aériens |
| Enseignements de l'Accidentologie Scénarii types, Normes d'essais |
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