Les crash-tests sont des essais réalisés en laboratoire qui permettent de vérifier le comportement des véhicules en cas de collision. Un essai de choc (terme traduit de l'anglais crash test) est une opération réalisée en laboratoire consistant à tester le comportement des véhicules en cas de choc ou de collision.
Compte tenu de leurs coûts très importants, les essais de choc sont soumis à un protocole très strict permettant d'obtenir le plus d'informations possible en un minimum d'essais.
Le véhicule testé (automobile, voiture de chemin de fer...) est soit projeté à une vitesse donnée sur un obstacle massif, soit immobilisé et soumis à un choc d'un mobile de masse déterminée de façon à reconstituer les conditions d'un choc et de mesurer les déformations de sa structure et les dommages résultants pour les passagers. Ceux-ci sont souvent représentés par des mannequins spécialement étudiés : les dispositifs anthropomorphes d'essai.
Un essai de choc automobile est réalisé au sein d’un laboratoire et consiste à tester le comportement des véhicules en cas de choc, donc d’accident. Il est indispensable pour développer de nouveaux modèles d’automobiles. Un prototype de voiture est soumis à différents tests, pour que les ingénieurs conçoivent derrière, des véhicules plus sûrs.
L’idée consiste à simuler le comportement des matériaux du véhicule et également d’un corps humain. Ces essais sont soumis à des protocoles extrêmement rigoureux. Les enseignements à tirer sont compliqués à obtenir.
Lire aussi: Performances et caractéristiques de l'Audi Q3 TFSI 190
La vitesse est telle dans un choc frontal notamment, que les éléments physiques sont difficiles à maîtriser. C’est pourquoi, des essais de choc physique sont réalisés. Mais pas seulement. La simulation numérique est aussi utilisée pour tenter de corréler les résultats avec les essais de choc automobile menés. Celle-ci est réalisée par une un bureau d’étude en ingénierie mécanique.
L'évolution des crash-tests et le rôle d'Euro NCAP
À la fin des années trente, le nombre de morts par accidents de la route était considérable. Après la création d'études d'accidentologie sur l'automobile, le constat est qu'aucune voiture n'est conçue pour un accident. Depuis, l'amélioration de la sécurité d’une automobile est l'un des critères de conception d'un moyen de transport.
La loi oblige chaque constructeur à respecter certaines contraintes au niveau de la sécurité et à faire réaliser des tests afin d'obtenir l'homologation du véhicule nécessaire à toute commercialisation.
Si les premiers crash-tests remontent aux années 50, c'est depuis 1997 que ces derniers ont évolué afin de devenir de plus en plus performants. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les crash-tests ne sont plus effectués uniquement dans des conditions de chocs et d'impacts, mais également sur les équipements de sécurité tel que l'ABS, l'ESP...
Au-delà des contraintes règlementaires européennes, la société indépendante EuroNCAP réalise les essais de chocs à la demande des constructeurs sur les nouveaux modèles mis sur le marché européen. Ces essais qualifiés de consuméristes ont pour but d’inciter les constructeurs à surpasser les contraintes réglementaires, et ainsi à rendre les automobiles encore plus sûres.
Lire aussi: Renault Mégane Électrique : Analyse
Conçues et réalisées par Euro NCAP, les séries de crash-test permettent de connaître les effets que produirait un accident sur un véhicule en conditions réelles. De nombreuses améliorations, au niveau de la conception des véhicules notamment, ont vu le jour suite à de mauvaises performances lors des différents essais de choc.
Le système de notation de sécurité à 5 étoiles
Le système de notation de sécurité à 5 étoiles, qui régit les protocoles appliqués durant les crash-tests, a été mis en place afin d'aider les consommateurs à choisir un véhicule adapté à leurs besoins.
Pour mieux comprendre le système de notation de sécurité à 5 étoiles, voici un récapitulatif des différents états :
- 5 étoiles : Le véhicule a globalement réalisé de bonnes performances de protection lors d'un impact. Ce dernier est doté d'équipements fiables avec une technologie d'évitement des accidents.
- 4 étoiles : Le véhicule a globalement réalisé de bonnes performances de protection lors d'un impact. Une technologie d'évitement des accidents peut être présente.
- 3 étoiles : Avec ce véhicule, la protection des occupants est moyenne à bonne, mais on constate une absence de technologie d'évitement des accidents.
- 2 étoiles : Ce véhicule est doté d'une protection nominale lors d'un impact, mais on constate une absence de technologie d'évitement des accidents.
- 1 étoile : Ce véhicule est doté d'une protection marginale lors d'un impact.
Depuis 2016, il est possible pour certains véhicules de disposer de deux classements. La première notation est liée aux crash-tests effectués sur les véhicules dotés des équipements de sécurité de série. La deuxième, quant à elle, est liée aux crash-tests réalisés sur le même modèle de véhicule, mais qui aurait été équipé d'un pack de sécurité supplémentaire.
Les principaux tests Euro NCAP
Lors des crash-tests Euro NCAP, plusieurs types de chocs sont étudiés :
Lire aussi: Fiabilité et Performances de l'Octavia IV
Choc frontal
Le choc frontal est étudié selon deux scénarii : le choc frontal partiel et le choc frontal intégral.
- Choc frontal partiel : Le véhicule est lancé à la vitesse de 64 km/h contre une barrière déformable, qui représente un autre véhicule. La largeur de l'obstacle percuté est de 40%.
- Choc frontal intégral : Le véhicule est lancé à la vitesse de 50% et l'obstacle dispose d'une largeur égale à celle de la voiture, mais en plus il n'est pas déformant.
Les voitures sont projetées à la vitesse de 64 km/h sur une barrière immobile de béton soutenant une barrière d’aluminium de type nid d’abeille. La rigidité calculée de la barrière est représentative de la face avant d'un véhicule du point de vue capacité d'absorption d'énergie. Uniquement 40 % de la largeur totale de la voiture (côté conducteur) heurte la barrière.
Deux mannequins de type Hybrid III 50e centile sont installés à l’avant du véhicule, permettant de mesurer les contraintes biomécaniques subies par l'occupant. Le relevé de l’instrumentation des deux mannequins à l’avant du véhicule permettent d’obtenir une « carte » des dommages subits par les mannequins.
Par la suite, les ingénieurs de la société EuroNCAP mesurent et évaluent l’efficacité des airbags, du déplacement du volant et la tenue de la structure du véhicule. De plus, lors des essais de chocs frontaux, deux mannequins représentant des enfants âgés de 18 mois et 3 ans sont installés dans des sièges autos préconisés par le constructeur.
Choc latéral
Lors du crash-tests pour le choc latéral, la voiture testée est percutée latéralement à 50 km/h par une barrière déformable au niveau de la portière du conducteur.
La deuxième forme d’accident engendrant le plus de dommages aux passagers (conducteur inclus) d’un véhicule est un accident latéral. Le centre de la face avant du bélier est mis en face du « Point-R » qui fait face à la hanche du conducteur.
Un ou deux mannequins sont utilisés pour cet essai. Un mannequin de type SID est utilisé à l’avant côté conducteur et aléatoirement, un mannequin de la taille d’un enfant est positionné dans le siège arrière, derrière le conducteur.
Les premiers essais de ce type étaient désastreux car aucun véhicule n’était équipé d’airbags latéraux.
Essai du poteau
Cet essai réalisé par Euro NCAP est optionnel, et n’est pas appliqué à toutes les voitures testées. Il fut introduit en 2000, lorsque les constructeurs ont commencé à équiper leurs modèles d’airbags rideaux de série.
La voiture est posée sur une plateforme mobile qui se déplace transversalement. Les airbags rideaux permettent d’éviter que la tête ne passe à travers la vitre, et empêchent aussi, un déplacement des cervicales, lorsque la tête fléchit avec la force de l’impact.
Le poteau étant relativement fin, un diamètre de 254 mm seulement, il s’encastre pleinement dans le véhicule. En considérant qu’une tête humaine peut supporter un critère d’impact de 5000, ceci étant cinq fois supérieur aux premiers signes de dommages cérébraux.
Choc piéton
Lors du crash-tests pour le choc piéton, un mannequin frappe l'avant du véhicule à 40 km/h. Généralement, ce sont sa tête puis l'une de ses jambes qui rencontrent le capot du véhicule comme ce serait le cas pour un piéton ou pour tout autre usager vulnérable.
Une série de tests sont effectués avec des mannequins simulant des piétons. On utilise deux types de mannequins, un mannequin de taille adulte et un autre de la taille d’un enfant. Ces mannequins sont heurtés à une vitesse de 40 km/h.
Un pare-choc étudié pour la protection piétonne, se déformera pour absorber le choc et éviter de causer trop de dommages aux piétons. Les essais avec piétons n’entrent pas dans la note propre sur cinq étoiles jaunes que l’on connaît grâces aux publicités télévisées des constructeurs, affichant leur résultat de quatre étoiles. Ces essais constituent une note sur cinq étoiles bleues.
Depuis 2011, les nombreuses aides à la conduite actives sont aussi prises en compte lors des protocoles liés à la notation de sécurité à 5 étoile Euro NCAP.
Techniques de mesure et d'analyse
L’essai de choc est une étape cruciale dans le développement et la certification des produits, notamment pour les industries automobile, aéronautique et ferroviaire. Ce test permet de simuler des scénarios de collision ou de choc, afin d’évaluer la résistance et la sécurité des produits.
Parmi les équipements utilisés pour réaliser l’essais, on trouve la catapulte inverse, qui est un dispositif permettant de projeter un objet, ici le mannequin et son siège, à grande vitesse créant ainsi une impulsion de force qui simule un choc de haute intensité.
Pour mesurer les déformations d’un siège lors d’un essai de choc, des jauges de déformations localisées ont longtemps été utilisées. Cependant, ces jauges ne permettent pas de mesurer l’ensemble du champ de déformation du siège. C’est pourquoi, la corrélation d’images numérique (CIN) a été proposée pour mesurer les déformations du siège. Cette mesure permet également de suivre les déplacements du mannequin à partir de cibles positionnées stratégiquement sur certaines parties de son corps.
Dans ce cas d’étude d’essai de choc, nous avons utilisé le logiciel EikoTwin Virtual pour créer un environnement virtuel d’essai de choc, positionner le système stéréo de caméras et enregistrer les images de cet essai. Dans le cadre de la création d’essais virtuels, l’utilisation de logiciels de modélisation et de rendu 3D est indispensable.
Dans cette optique, le logiciel Blender, initialement développé pour l’industrie du cinéma d’animation, s’est avéré être un outil particulièrement intéressant pour notre utilisation. Il permet de créer des caméras avec toutes les caractéristiques nécessaires, de les positionner, de photographier et d’exporter des images avec un rendu réaliste des matières et des lumières.
tags: #essai #de #choc #automobile #fonctionnement