Absorber un choc frontal.
Lors d’un choc frontal, le longeron avant doit se replier en accordéon : il transforme l’énergie de l’impact en déformation plastique et protège l’habitacle. En groupe de cinq, nous avons simulé trois formes de tubes, puis cinq matériaux, pour trouver le meilleur absorbeur.
Les trois formes en fin d’écrasement, contraintes de von Mises.
- Vitesse d’impact
- 216 km/h
- Écrasement
- 300 mm
- Formes testées
- 3
- Matériaux
- 5
Trois formes, un même choc.
Trois tubes de 1 000 mm en aluminium AA6063-T5, encastrés d’un côté et percutés à 60 m/s de l’autre. Seule la section change : un losange inspiré d’un longeron, un profil en oméga fermé et un tube carré à cloisons internes.
Force pendant l’écrasement
- Multi Cell TubePic de 40 kN au premier pli, puis un repliement en accordéon régulier. Chaque cloison crée de nouveaux coins, et ce sont les coins qui absorbent l’énergie.
- Rail Crush3,2 kJ affichés, mais près d’un tiers est de l’énergie artificielle (hourglass) liée au maillage volumique C3D8R. Résultat moins fiable.
- Curved BeamLa poutre flambe en flexion globale : la force retombe presque à zéro et 1,7 kJ restent en énergie cinétique à la fin du choc.
Cinq matériaux sur le Multi Cell.
La meilleure forme a ensuite été testée avec cinq alliages, dans les mêmes conditions de choc. Le titane encaisse plus de trois fois l’énergie de l’aluminium de référence.
Énergie absorbée pendant le choc
À géométrie identique, la masse de la pièce est proportionnelle à la masse volumique. Indice 1 = aluminium AA6063-T5.
Le bon compromis pour une voiture de série.
| Matériau | Énergie | Pic de force | Masse vol. | Énergie / kg |
|---|---|---|---|---|
| Ti-6Al-4V | 12,4 kJ | 66 kN | 4,43 g/cm³ | ×2,1 |
| Inox 304 | 7,4 kJ | 66 kN | 7,90 g/cm³ | ×0,7 |
| AA5052-H32 | 4,5 kJ | 58 kN | 2,68 g/cm³ | ×1,2 |
| AA6063-T5 | 3,7 kJ | 40 kN | 2,70 g/cm³ | ×1,0 |
| Mg AZ31B | 3,7 kJ | 37 kN | 1,77 g/cm³ | ×1,5 |
Le titane absorbe le plus, mais avec un pic de 66 kN, dur pour les occupants, et un coût hors de portée d’une voiture de série. L’inox absorbe deux fois plus que l’aluminium mais pèse trois fois plus : il perd dès qu’on raisonne au kilo.
- AA5052-H32+22 % d’énergie pour la même masse que l’alliage de référence : le meilleur compromis pour la série.
- Magnésium AZ31BMême énergie que l’aluminium, avec un tiers de masse en moins : une vraie piste pour l’allègement.
- Titane Ti-6Al-4VLa référence en performance pure, réservée au sport automobile et à l’aéronautique.
Projet de groupe (5 étudiants), module Computational Structural Mechanics, ESILV 2025–2026. Modèles inspirés des workshops Crash de Dassault Systèmes et de Fang et al. (2015).