Amélioration du modèle numérique d'un pick-up 2270 kg sur LS-DYNA dans le cadre d'impact sur barrière de sécurité

Abstract

L'objectif recherché dans ce travail est d'améliorer le modèle numérique d'un pick-up Chevrolet Silverado pour augmenter sa fidélité vis-à-vis de données recueillies dans des rapports de crash-tests réels. Le logiciel de calcul exclusivement utilisé est LS-DYNA. Le développement poursuivi dans le cadre de ce travail est concentré sur la liaison au sol du véhicule. Tout d'abord, il faut s'assurer que le véhicule respecte la norme régissant le cadre dans lequel il est employé, en l'occurrence la norme américaine MASH. Quelques opérations sont entreprises pour rendre les dimensions du véhicule conformes à cette norme. Ensuite, après avoir pris connaissance des technologies de liaison au sol (principalement la suspension et la direction) employées sur le véhicule, un pré-dimensionnement rapide via une modélisation dite "quart de véhicule" est effectué. De cette manière, des ordres de valeurs de raideur et amortissement à partir desquels régler la suspension de base peuvent être obtenus. Ensuite, le pick-up est soumis à une série de tests, d'abord statiques, puis dynamiques, régis par la norme FprCEN/TR 16303-2 visant à procurer un comportement physique cohérent au véhicule ainsi qu'à ses composants. Les principales données étudiées lors de ces tests sont: la raideur et le débattement des suspensions, les lois caractéristiques des amortisseurs et les précontraintes appliquées à chaque ressort de suspension. Un nouveau mécanisme de direction ainsi que des améliorations sur le comportement des pneumatiques sont également apportés. Globalement, le comportement du pick-up s'est nettement amélioré au fil de ces tests, même s'il reste perfectible. Enfin, pour aboutir à la visée ultime de ce travail, deux simulations de crash-test sont présentées: l'une impliquant le modèle initial, l'autre avec le modèle amélioré. Un comparatif avec comme référence le cas réel est effectué. Il en résulte que le modèle modifié se rapproche davantage de la réalité. Pour clôturer, différentes pistes d'amélioration sont mentionnées à destination des futurs développeurs du véhicule.

The purpose of this work is to improve the numerical model of a Chevrolet Silverado pickup truck in order to enhance its reliability in comparison with data retrieved from real crash tests' reports. The only employed computing software is LS-DYNA. Development made in the scope of this work is focused on the vehicle's suspension system. First, it must be ensured that the vehicle respects the norm which is regulating the scope within it is employed, namely the american MASH norm. Several operations are made to adapt the vehicle's dimensions in order to respect this norm. Then, after have been considered suspensions' technologies and the steering mechanism that have been mounted on the vehicle, a quick sizing via a quarter vehicle model is established in order to obtain stiffness and damping values from which a basic setup can be put into place. Following that, the pickup truck is submitted to a serie of tests, firstly static, then dynamic then, regulated by the FprCEN/TR 16303-2 norm, which is aiming to provide consistent physical vehicle's and components' behaviours. The main studied data during these tests are: the stiffness as well as the travel of the suspension, characteristic laws of the dampers and the applied preloads on each suspension spring. A new steering mechanism as well as improvements on tires' behaviour have also been done. Generally speaking, the global pickup truck behaviour has sharply improved during the sequence of tests, even it is still improvable. In the end, reaching the ultimate target of this work, two simulations of crash test are introduced: the first one including the initial numerical model and the other one with the improved model. A comparison with the real case taken as a reference is made and what comes out is that the modified model is the closest from the real case. To conclude, some ideas of potential upgrades are mentionned to future designers of the pickup truck.