thesis

Étude du comportement de l'impact basse vitesse d'une tôle de construction navale

Defense date:

Jan. 1, 2005

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Institution:

Lorient

Disciplines:

Mechanics

Authors:

Directors:

Abstract EN:

This study is a contribution to the experimental and analytical analysis of the behaviour of average speed impacts encountered during crash or collisions. An impact device (100 J), equipped with a crossbow propulsion system, allows clamped shipbuilding construction steel plate tests, in order to study, among other things, the influence of boundary conditions during this kind of impact. Consequently, a measure sensitive to small variations of boundary conditions is expected. Thanks to a spectral analysis, the losses of contact observed during the impact are related to the flexural waves which propagate in the plate. At the same time, a current numerical simulation (Johnson & Cook law) is developed with the commercial software LS-DYNA. Concerning the correlation with experimental results, the simulation limits are detailed and their origins investigated, particularly the sliding of the sample between the jaws. A new measure is then necessary and obtained by the conception of a force captor instrumented with strain gauges. This captor, contrary to ordinary sensors, does not need any signal filtering and allows a long period of measurement. The force has been validated for the study of boundary conditions and is more sensitive than other measures to small variations of the impacted sample's clamping pressure. For this study, it has been necessary to develop new sample geometry aiming at perfect clamping conditions.

Abstract FR:

Ce travail est une contribution à l'analyse expérimentale et numérique des comportements d'impacts à moyennes vitesses rencontrés typiquement lors de crash ou de collisions. Une machine d'impact (100 J) à propulsion par arbalète permet des essais sur tôles de construction navale serrées par des mors dans le but, entre autres, d'étudier l'influence des conditions aux limites lors de ce type d'impact. Une mesure sensible à de petites variations de conditions aux limites est, donc, recherchée. Les pertes de contact observées au cours de l'impact sont reliées aux ondes de flexion qui s'y propagent grâce à une analyse spectrale de celles-ci. Parallèlement, une simulation numérique classique (loi de Johnson & Cook) est développée sur un code de calculs commercial LS-DYNA. Les limites de celle-ci, pour ce qui est de la corrélation avec l'expérimental, sont montrées, et leurs origines investiguées, dont notamment le glissement de l'éprouvette dans les mors. Une observable supplémentaire se montre alors nécessaire, et est obtenue grâce à la conception d'un capteur de force instrumenté en jauges de déformations. Ce dernier, contrairement aux capteurs classiques, ne demande pas de filtrage du signal et permet une longue plage du temps mesure. La force est pertinent pour l'étude des conditions aux limites et s'avère plus sensible que d'autres observables à de faibles variations de condition de serrage de la tôle impactée. Cette étude a nécessité le développement d'une nouvelle géométrie d'éprouvette permettant de se rapprocher d'un encastrement parfait.