Etude dynamique de la sécurité passive d’un véhicule actif avec Ansys LS-DYNA

CIXI est une start-up qui a pour ambition de rendre la mobilité active intelligente et respectueuse de l’environnement. Pour ce faire, elle souhaite réintégrer l’activité physique pour les déplacements du quotidien. Afin de bâtir un avenir plus durable, les solutions de mobilités de CIXI réduisent l’impact sur l’environnement et améliorent la santé mentale et physique des utilisateurs. Ce moyen de déplacement actif est le Vigoz ; un véhicule permettant un déplacement actif à faible empreinte carbone allié au confort d’une voiture. Les utilisateurs peuvent ainsi voyager vite, en toute sécurité et à l’abri des intempéries, tout en pédalant sur des trajets auparavant réservés à la voiture (jusqu’à 120 km/h). Le Vigoz offre également une expérience de conduite unique grâce aux technologies de pédalage et des roulis de CIXI.

Avec l’utilisation d’Ansys LS-DYNA, CIXI a pu obtenir rapidement des informations précieuses sur les performances de ses produits vis-à-vis du cadre normatif à respecter. Le recourt à la simulation numérique a également permis d’aller optimiser en détails des paramètres ou des formes qui n’auraient pas pu l’être si le développement ne s’était basé uniquement sur des tests physiques. La réalisation de crash tests avec mannequin embarqué étant très couteuse en temps et en finance, la simulation numérique a permis à CIXI de réaliser un grand nombre de crash tests avec mannequin virtuels. Augmentant donc le nombre de conception testées et produisant ainsi un produit plus abouti pour des coûts maîtrisés. En effet, sans Ansys-LS-DYNA, le nombre de prototype nécessaire aurait induit des coûts de développement et de temps de mise sur le marché beaucoup plus importants. Ansys LS-DYNA a donc permis à CIXI d’obtenir un véhicule actif arborant un niveau de sécurité du pilote très satisfaisant. Bénéficiant du programme start-up, la société CIXI a eu accès à un très large portefeuille produit. La société ne s’est donc pas restreinte à des applications crashs, mais fort de ce succès, a déployé la simulation sur plusieurs domaines. C’est le cas, par exemple, des problématiques de transfert de chaleur ou le recourt à l’optimisation topologique comme aide à la conception. Au sein d’une société, l’intégration de la simulation dans les process de développement produit n’est pas anodine. CIXI a pu s’appuyer sur les équipes CADFEM dans le cadre de formations pour initier l’utilisation de la simulation mais également de visite des ingénieurs CADFEM dans leurs ateliers pour suivre leurs développements. Ils ont également pu mettre à profit le support technique pour répondre à des questions ou échanger sur de la méthodologie.

Le maillage et la mise en données du modèle sont initialement fait sur l’outil Ansys Mechanical. L’intégration du mannequin ainsi que la modélisation des ceintures sont réalisées sur l’outil Ls-Prepost. Des cas de crash avant et arrière sont réalisés. Ils permettent de mesurer les performances du véhicule tant d’un point de vue structurelle, comme les intrusions, que d’un point de vue biomécanique comme la mesure du HIC. Ils permettent également de dimensionner le siège et les points d’ancrage ceinture. Initialement des cas de crash avant et arrière sont réalisés sans que le mannequin ne soit intégré au véhicule. De ces modèles les performances de la structure du véhicule ainsi que les accélérations subies par le siège sont mesurées. Dans un second temps un sous-modèle de type sled test, constitué uniquement du siège et du mannequin Hybrid III, est réalisé. Les accélérations sièges sont alors appliquées à ce sous-modèle. De ce modèle les critères biomécaniques peuvent être établis. C’est également de ce modèle que les performances du siège peuvent être observées et optimisées. Les efforts induits par les crashs sont mesurés puis utilisés dans des analyses statiques en vue d’optimiser la structure siège. Les différentes simulations dynamiques ont permis de positionner correctement les ancrages ceintures et d’observer les forces de prétentions. Les critères demandés par l’homologation ont également pu être mesurés afin de savoir si le véhicule est bien conforme aux exigences. Enfin, dans ce véhicule actif, le conducteur est en position très allongé, la simulation a donc permis de mettre en avant un phénomène de sous-marinage. De cette observation, des solutions techniques ont été ajoutés pour contrer ce phénomène indésirable.