Domaines de compétences

Crash destructif de véhicules sur catapulte directe

Implantée dans un bâtiment entièrement fermé, une catapulte hydraulique directe permet de mettre en vitesse sur une piste de 60m des véhicules ( capacité maximale de 2 tonnes à 120 km/h), et de les projeter contre un mur de choc instrumenté, contre un autre véhicule à l ‘arrêt, ou contre tout type d’obstacle statique. Des rampes de projecteurs mobiles tout au long de la piste et un parc de caméras numériques très haute vitesse performantes (jusqu’à 10000 i/s) permet de filmer dans le détail tous les types d’essais. Des centrales d’acquisition de mesures embarquables en choc et un assortiment de plus de 500 capteurs permettent de couvrir la majeure partie des applications de mesures dynamiques en choc.

Simulation de chocs sur chariot décéléré

Partageant la plateforme technique de la grande catapulte, une catapulte électrique de moyenne capacité (800 kg à 60 km/h) permet de propulser un chariot décéléré. Le système de décélération permet la programmation avec une bonne répétabilité de multiples lois de décélération. Le chariot est équipé de plusieurs interfaces polyvalentes pour le montage des équipements à tester. Plusieurs caisses automobiles sont également disponibles pour ce simulateur de choc. Une système d’éclairage dédié à l’aire de choc et un parc de caméras numériques très haute vitesse performantes (jusqu’à 10000 i/s) permet de filmer dans le détail tous les types d’essais. Des centrales d’acquisition de mesures embarquables en choc et un assortiment de plus de 500 capteurs permettent de couvrir la majeure partie des applications de mesures dynamiques en choc.

Essai d’impact sur puits de chute ou impacteur horizontal

Un puits de chute vertical permet la réalisation de chocs calibrés en vitesse jusqu’à 8m/s, ou en énergie, la masse mobile étant de 50 kg maximum.

Un impacteur horizontal à sandows permet de reproduire des chocs jusqu’à 20m/s pour une énergie d’impact maximale d’environ 3400 joules.

Ces deux équipements sont principalement utilisés pour la caractérisation de matériaux, conventionnels ou biologiques, en dynamique rapide. Ils servent également à étudier en choc des sous ensembles anatomiques ou mécaniques, tels que des éléments de mannequins prototypes, des padding d’habitacles, des mini longerons,…

Caractérisation de matériaux

Il s’agit principalement de caractérisations en dynamique rapide, à partir d’essais de chocs sur puits de chute ou impacteur. La mesure des déplacements peut être réalisée à partir d’enregistrements vidéo numériques rapides dépouillés par un logiciel d’analyse d’image.

Les échantillons caractérisés sont très variables, du longeron automobile fixé au mur de choc et embouti par un chariot bélier, au prélèvement de peau de quelques centimètres carrés, en passant par les os et les pièces de mannequins de choc.

Deux presse hydrauliques quasi statique de traction/compression complètent l’équipement.

Une machine hydraulique de sollicitations dynamiques est en cours d’acquisition

Mise en œuvre de mannequins de choc instrumentés

Le service expérimentations et mesures entretient un parc de 12 mannequins de chocs, avec leur instrumentation intégrée et un lot de pièces détachées. Il s’agit d’un THOR NT 50%, trois HYBRID III 50 ème percentile, deux HYBRID II 50 ème percentile, un HYBRID III femme 5 ème percentile, 2 EUROSID II, un enfant Q3, un enfant P3, un enfant TNO 6 ans. D’autres types de mannequins peuvent également être mis en œuvre par emprunt dans le réseau européen des organismes de recherche concernés (TNO, TRL, MIRA, LAB…). Le champ d’activité concerne à la fois la mise en œuvre des mannequins instrumentés en temps qu’outils de mesure, et l’évaluation des mannequins prototypes ou de leurs composants.

Acquisition de séquences vidéo numériques rapides

La quasi totalité des expérimentations en dynamique rapide (étude des chocs) sont filmées à grande vitesse à l’aide de caméras numériques. Les vidéos numériques sont devenues de véritables « outils de mesure sans contact » incontournables. Exploitées avec des logiciels adaptés, elles permettent d’effectuer des mesures de déplacements, de durées, et des reconstitution de trajectoires en deux ou trois dimensions, sur des phénomènes physiques d’une durée de quelques millisecondes à plusieurs secondes. Les vidéos numériques constituent également d’excellents supports pour la communication.

L’équipement est composé de quatre caméras numériques haute vitesse et haute résolution (1536x1024 à la vitesse nominale de 1000 i/s) pouvant travailler jusqu’à 10000 i/s, de deux postes d’acquisition et d’un large assortiment d’objectifs. Une cinquième caméra, embarquable et d’une résolution de 640x1024 à 1000 i/s, est en cours d’acquisition. Une batterie de projecteurs HMI puissants permet de filmer de larges scènes (vue d’ensemble d’un crash voiture sur catapulte par exemple) avec une qualité optimale à 1000 i/s

Construction et mise en œuvre de dispositifs d’essai spéciaux

L’étude expérimentale de sous ensembles mécaniques ou biologiques en situations de chocs demande parfois la conception d’un montage spécifique pour à la fois adapter l’élément testé au moyen d’essai retenu, et pour incorporer au montage les capteurs mesurant les déformées, contraintes ou accélération aux endroits précis déterminés par les besoins de la recherche. Un hall technique composé d’un « garage » et d’une chaudronnerie permettent la réalisation en interne de la plupart de ces montages spécifiques, aussi bien pour de grands ensembles mécaniques tels qu’une voiture entière ou une maquette de transport guidé, que pour des applications miniature comme la caractérisation d’échantillons biologiques de quelques millimètres. Pour les constructions techniquement trop élaborées, l’équipe fait appel à un réseau éprouvé de sous-traitants performants.

Conception de dispositifs de mesures

L’acquisition de mesures physiques en dynamique rapide, et la mise en application sur des matériaux peu conventionnels tels que les échantillons biologiques, sont des disciplines pour lesquelles il existe peu de solutions techniques prédéfinies. L’équipe a donc développé un savoir faire spécifique et une certaine expertise dans ces domaines, avec en particulier de bonnes compétences en électronique d’acquisition et en « mesure sans contact rapide » grâce à du matériel vidéo numérique haute vitesse et des outils logiciels dédiés.

Reconstitution d’accidents

Dans le cadre de projets européens, l’équipe est amenée à reconstituer des accidents réels particulièrement bien documentés, dans le but de comparer les mesures effectuées sur des mannequins simulant les victimes, aux blessures réellement constatées. Ces reconstitutions concernent des chocs véhicule/véhicule, véhicule/obstacle, ou véhicule/usager vulnérable.

Ce type d’essai est réalisé soit sur la plateforme technique de la grande catapulte, soit sur une grande piste routière aménagée située près de l’aéroport de Lyon St Exupéry.

L’équipe réalise également sur réquisition du Parquet, des reconstitutions judiciaires d’accidents criminels.

Capture de mouvements sur sujets volontaires

Surtout dédiés aux essais de recherche en ergonomie, deux systèmes permettent l’acquisition de mouvements à quelques centaines de Hz. Les fréquences sont trop basses pour étudier des chocs, mais elles sont particulièrement bien adaptées à l’étude des mouvements de sujets volontaires, ce type d’essai de recherche étant parfaitement cadré le cas échéant par des protocoles Huriet. Un équipement optronique de type « VICON » est composé d’un réseau de caméras filmant en lumière visible des mires réfléchissantes disposées en des points clé du sujet observé, un logiciel dédié permettant ensuite l’exploitation des enregistrements et la reconstitution spatiale des trajectoires. La faiblesse du système est l’impossibilité de suivre une mire optiquement masquée. Par y pallier, un second système « Flock of Birds », basé sur la détection magnétique de petites mires sphériques métalliques, permet l’enregistrement de trajectoires de mires optiquement cachées. Ce dernier système est cependant très sensible à la présence de masses métalliques parasites sur la plateforme d’essai.

Acquisition de mesures physiques en situation de choc

L’acquisition de mesures d’accélérations, d’efforts, de moments et de déplacements pendant la durée d’un choc expérimental constitue le savoir faire de base de l’équipe . L’équipement principal se compose de coffrets d’acquisition embarquables en choc (capacité maximale de 192 voies de mesures simultanées), et d’un parc de plus de 500 capteurs (accéléromètres, capteurs d’efforts, capteurs de moments, capteurs de déplacements potentiométriques et laser, capteurs spécifiques pour mannequins, capteurs dynamométriques pour mur de choc). Des mesures avec mise en œuvre de jauges de contraintes sont également régulièrement pratiquées.

Essais spéciaux sur sujets anatomiques

Pour le bénéfice exclusifs des équipes de recherches en Biomécanique, l’équipe met en œuvre des essais instrumentés sur sujets entiers ou sur pièces anatomiques. Les moyens d’essais utilisés sont les mêmes que pour des essais de chocs ou de caractérisation de matériaux conventionnels, mais les protocoles diffèrent sensiblement du fait de l’application de règles très strictes en terme d’hygiène et sécurité. Pour la garantie du respect de la déontologie médicale et des règles d’hygiène, l’équipe technique est assistée dans ces essais très particuliers par des personnels référent du corps médical.

Essais sur piste

La catapulte ne permettant que des essais de chocs sur mur ou sur obstacles fixes, une piste routière d’essais complète l’équipement, en particulier pour la réalisation des essais de collisions véhicule/véhicule. La piste située sur un domaine de 30 hectares à proximité de l’aéroport de Lyon St Exupéry, se compose d’un anneau routier de 3 km avec dans ses parties droites un rail de guidage centré et affleurant. Le lancement des véhicules s’effectue grâce à un protocole mixte conjuguant l’utilisation d’une voiture bélier et la mise en oeuvre d’un système de télécommande.

Ce type d’essais est généralement réalisé conjointement avec l’équipe technique du LIER (Laboratoire Inrets d’Essais Routiers).