Ensoleillement : simuler la déformation des pièces plastiques d'habitacle

Le défi

Derrière un vitrage en plein soleil, les pièces plastiques d'habitacle (planches de bord, garnitures, lécheurs de vitre) dépassent localement 100 °C et se déforment. Les essais d'ensoleillement sur véhicule arrivent tard dans le projet et coûtent cher. Le besoin : une méthodologie de simulation qui reproduit fidèlement l'essai constructeur et que les équipes calcul peuvent dérouler en autonomie, dès la CAO.

Étape 1 : la thermique

La cartographie de température est obtenue par l'une de deux voies, selon les données disponibles : la méthode radiative, où les panneaux rayonnants de l'essai sont modélisés comme sources infrarouges en cavité (ambiance à 70 °C), ou la méthode des bandes de températures imposées quand des mesures existent. Le maillage thermique est un maillage coque en quadrangles construit sur la fibre neutre des pièces, d'environ 5 000 éléments.

Étape 2 : la thermomécanique

Le champ de température est transféré par sous-modélisation vers le maillage mécanique plus fin (environ 20 000 éléments), puis un calcul non linéaire évalue contraintes et déformées. Les liaisons réelles de la pièce (clips, vis, agrafes, rivets) sont modélisées par des éléments rigides multi-points validés avec les équipes de conception, et les contacts entre pièces sont pris en compte. Température initiale : 23 °C.

Résultats

• Cartographies thermiques cohérentes avec l'essai d'ensoleillement de référence, jusqu'à 105 °C en zone exposée
• Déplacements, efforts de réaction, contraintes et déformées disponibles pour chaque configuration, avant tout essai physique
• Choix de conception arbitrés sur courbes : position de la planche de bord et jeux aux agrafes comparés le long de la ligne de pare-brise
• Critères de qualité de maillage différenciés entre calcul thermique et calcul mécanique, pour la robustesse de la chaîne
• Mode opératoire documenté pas à pas, du maillage au post-traitement, et transféré aux équipes internes du client