Essais & Simulations n°126

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dossier mondial de l’automobile retour d’expérience Un pas de plus dans l’accélération des essais afin de réduire le temps d’essais des pièces de liaison au sol de ses véhicules, renault a depuis longtemps recours à la simulation numérique. en 2011, le constructeur passe à la vitesse supérieure en optant pour une solution capable de corréler les résultats d’essais dynamiques avec les données de simulation. Cela fait plus de quinze ans que la direction des systèmes Châssis du constructeur français – qui mène de nombreux essais – a recours à la simulation numérique. Et pour cause ! Cette division est chargée de développer des pièces structurelles déterminantes pour le comportement routier des véhicules. L’une des problématiques de la direction des systèmes Châssis : l’endurance des pièces de liaison au sol, à commencer par les essieux souples. « Cette pièce de tôle soudée reprend l’ensemble des efforts de la roue au contact du sol, explique Éric Cabrol, ingénieur mécanicien. L’essieu souple représente l’essentiel du train arrière. Composé de différents éléments tels qu’une traverse, des bras longitudinaux, des coupelles de ressort et des fixations d’amortisseur, cet organe est soumis à des contraintes de toutes natures ». L’essieu souple intervient directement dans de nombreuses prestations du véhicule : le comportement routier, l’acoustique, le choc (crash), et donc évidemment l’endurance qui est évaluée à travers des phases d’essais. Les sollicitations de l’essieu provenant du sol génèrent des efforts multi-axiaux, couplés au dévers induit par les différences d’altitude entre la roue arrière gauche et la roue droite dans les virages. La pièce doit donc pouvoir se déformer mais, et c’est là toute la complication de l’opération, celle-ci doit pour autant rester suffisamment robuste pour éviter la rupture. « En somme, le développement d’une telle pièce suppose de faire des compromis, concède Éric Cabrol. C’est pourquoi nous menons de nombreux essais répondant à des objectifs contradictoires ». Photo 1 : L’essieu souple est une pièce maîtresse dans la tenue de route et le comportement d’un véhicule éric cabrol Ingénieur mécanicien chez Renault depuis 2011, sur le technocentre de guyancourt. Au moment du projet avec MSC Software, Éric Cabrol travaillait à la direction des systèmes Châssis. La corréLATION des données, clef dE LA réUSSITE Ces opérations d’essais menées depuis de nombreuses années se sont révélées payantes puisque ce type d’essieu, moins cher que la technologie multibras, s’est désormais généralisé sur l’ensemble de la gamme Renault (répondant aux ambitions de la nouvelle plateforme d’architecture modulaire CMF – Common Module Family) pour une large plage de véhicules compris entre 15 000 et 40 000 euros, de la Clio à l’Espace et autre Talisman en passant par la Mégane RS. Pour atteindre ce résultat, Renault mène des essais simplifiés (dits « synthétiques ») dont les niveaux de sollicitation sont bien plus élevés que ceux remarqués habituellement sur la route. Cela permet d’accélérer le processus de validation du châssis. Ces essais simplifiés sont complétés lors de certains jalons du projet véhicule par des essais dynamiques qui représentent la vie réelle du véhicule, mais sont plus longs (dans un facteur proche de 10) et donc coûteux. « Aujourd’hui, nous tentons de faire de même avec la simulation numérique, révèle Éric Cabrol. Si la simulation d’essais synthétiques ne présente pas de difficultés particulières (si ce n’est la disponibilité de lois de fatigue pertinentes pour les matériaux utilisés), la simulation des essais dynamiques est plus complexe ». L’approche dénommée « roulage numérique » permet de faire rouler un modèle de véhicule sur une section virtuelle de mauvais pavés (la piste du centre d’essais de Lardy a ainsi été scannée avec une précision au millimètre en mesure verticale !), puis d’estimer dans la foulée la durée de vie des pièces intégrées dans le modèle. Cette démarche a été rendue possible grâce une solution logicielle développée par l’éditeur américain MSC Software, couplant 58 IESSAIS & SIMULATIONS • N° 126 • octobre - novembre 2016

mondial de l’automobile dossier l’outil Adams de calcul multicorps, et Nastran pour les calculs éléments finis. De nombreux éléments peuvent y être intégrés et faire l’objet d’une description fonctionnelle précise. La corrélation entre essais et calculs d’une part, puis entre « synthétique » et « dynamique » d’autre part, permet d’affiner le développement des pièces et de valider la pertinence des essais synthétiques utilisés. Surtout, même si Éric Cabrol insiste sur le fait que Renault pratique toujours la méthode « essais simplifiés », la simulation permet désormais de dessiner un nouvel essieu encore plus fiable et plus robuste afin d’établir un pronostic en avant-projet ; une manière de pratiquer des essais tout en concevant ses futurs produits…● Olivier Guillon Photo 2 : Cette pièce est déclinée sur un grand nombre de véhicules de la marque Renault (ici, la Mégane RS) Photo 3 : Avec MatLab, la superposition modale fonctionne aussi bien dans un contexte dynamique que statique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• A*V .-M(Y-$(&Y*V TS*VV-&V1 .*V N?Q&0*#*'$&*YV1 .*V ,(',*0$*QYV *$ &'$NLY-$*QYV T* V=V$