Chapitre I Introduction : Objectif de l'étude - OATAO (Open Archive ...

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- Une phase d’écrasement stable, durant laquelle la force résistante présente des oscillations plus ou moins régulière : le plateau d’effort. Figure I-2 : Courbe effort/déplacement typique d’un écrasement stable Certains essais ne comportent pas de phase stable. Après l’initiation, l’effort d’écrasement devient négligeable car la structure ne résiste plus en compression. Cela se produit quand la structure subit une rupture localisée : flambage globale, rupture en flexion ou éclatement. La stabilité du comportement est systématiquement recherchée et doit être atteinte pour pouvoir parler d’absorbeur. Deux grandeurs principales sont utilisées pour caractériser un absorbeur : - La capacité spécifique d’absorption d’énergie (Specific Energy Absorption, SEA). Certains auteurs l’appellent ‘Specific sustained crush stress’, SSCS. Il s’agit de la quantité d’énergie dépensée pour écraser une unité de masse de matériau dans la phase d’écrasement stable. Elle s’exprime en kilojoules par kilogrammes. Fmoy SEA = (Eq. I-1) ρ * A Avec F moy la force moyenne du plateau d’effort, ρ la masse volumique du matériau, A l’aire de la section de structure orthogonale à la direction de chargement. RUC - Le Rapport d’Uniformité de la Charge, RUC (Load Uniformity ou Trigger Ratio en anglais) est le rapport adimensionnel entre la valeur du pic d’effort initial et la valeur moyenne du plateau d’effort. F i max = (Eq. I-2) Fmoy Avec F moy la force moyenne pendant le plateau d’effort F imax la force du pic initial. La SEA est le paramètre qui illustre le potentiel d’un matériau en tant qu’absorbeur d’énergie. La SEA dépend du matériau, mais aussi de la géométrie de l’absorbeur et des 14
Matériau Géométrie SEA (kJ/kg) Références Aluminium Tube cylindrique 25-50 www.eaa.net Acier 33 MAM 97 Kevlar 49/époxy Tube cylindrique [0°, ±45°] 20 FAR 91 Kevlar 49/époxy Tube cylindrique [±45°] 25 FAR 91 Verre/polyester Tube cylindrique [±45°] 35 HUL 91 Verre/polyester Plaque [±45°] 48 DAN 00 Carbone/PEEK Tube cylindrique [0°] 194 RAM 97 Carbone/PEEK Plaque [0°, ±45°] 140 LAV 96 Carbone/époxy Plaque [0°, ±45°] 70 LAV 96 Carbone/époxy Plaque tissu [45°] 90 BOL 95 Carbone/époxy Plaque tissu [0°, 45°] 95 BOL 95 Carbone/époxy Tube cylindrique [0°, ±45°] 65 FAR 91 Carbone/époxy Tube cylindrique [±45°] 50 FAR 91 Carbone/époxy Tube cylindrique [±45°] 52 BIS 05 Tableau I-1 : Valeurs caractéristiques de SEA Le RUC indique l’efficacité de la phase d’initiation. Il doit être aussi proche que possible de 1 lorsque les surcontraintes doivent être évitées. Les auteurs ont ainsi étudié de nombreuses configurations permettant de minimiser le RUC en dotant les absorbeurs de particularités chargées de déclencher l’endommagement de manière localisée avec un pic d’effort réduit. Ces dispositifs, appelés trigger, sont étudiés § I.2.1) . Sur des tubes à section carré, le RUC obtenu peut être inférieur à 1,2 [JIM 00] alors que des essais sans trigger donnent des valeurs comprises entre 2.5 et 7 [MAM 05]. Notons que pour mesurer l’efficacité au crash d’une structure, on peut utiliser d’autres paramètres [FAR 92 A], tels que la taille moyenne des débris créés (qui donne une idée de la SEA) ou le rapport longueur utile sur longueur totale d’une structure (qui définit la zone utile de la structure). Etant donné la complexité des phénomènes à représenter, il est de toute façon impossible de résumer des essais d’écrasement en quelques paramètres. La SEA et le RUC sont simplement des outils d’appréciation globale et de comparaison. I.1.2) Description locale de l’endommagement et classification des modes de ruine La littérature est très riche en ce qui concerne les observations issues d’expériences réalisées sur des absorbeurs d’énergie fabriqués en composites stratifiés. Mais ces observations montrent des tendances variables et sont donc très difficiles à synthétiser. Cela provient notamment du fait que les géométries (plaques planes, tubes à section circulaire, elliptique ou carrée, cônes, profilés à section ouverte ou fermée, etc.…), les matériaux (kevlar, verre ou carbone ; fibres courtes, unidirectionnelles, tissées ; matrice époxy, peek ; etc…) et les conditions expérimentales varient d’une étude à l’autre, voir § I.2.3) . Toutefois, les auteurs s’accordent globalement sur les phénomènes mis en jeu. Deux classifications très 15
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Ev endo Front mixte Ev endo frag Ev
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Une troisième estimation de cette
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