FR2621677A1 - Rigid structure intended for producing three-dimensional elements or panels - Google Patents
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Abstract
Description
"Structure rigide destinée à la réalisation de panneaux ou d'éléments tridimensionnels"
La présente invention concerne une structure rigide destinée à la réalisation de panneaux ou d'éléments tridimensionnels tels que des éléments de carrosserie automobile."Rigid structure intended for the production of panels or three-dimensional elements"
The present invention relates to a rigid structure intended for the production of panels or three-dimensional elements such as automobile body elements.
En particulier pour des raisons d'économie d'énergie, il est désirable de réduire au maximum le poids des véhicules automobiles tout en leur conférant la solidité et la rigidité requises, en particulier en ce qui concerne la sécurité. On a proposé en particulier d'utiliser des matières synthétiques pour la réalisation de tout ou partie des carosseries automobiles ; on a également proposé d'utiliser des matériaux composites. In particular for reasons of energy saving, it is desirable to reduce the weight of motor vehicles as much as possible while giving them the requisite solidity and rigidity, in particular as regards safety. In particular, it has been proposed to use synthetic materials for the production of all or part of automobile bodies; it has also been proposed to use composite materials.
Toutefois, l'utilisation de tels matériaux non métalliques entraîne un accroissement du coût de fabrication, compte tenu des contraintes mécaniques à respecter.However, the use of such non-metallic materials leads to an increase in the manufacturing cost, taking into account the mechanical constraints to be observed.
L'invention a pour objet une structure destinée à la réalisation de panneaux ou d'éléments tridimensionels qui soient à la fois rigides de manière à résister aux contraintes mécaniques imposées, et légères. The invention relates to a structure intended for the production of panels or three-dimensional elements which are both rigid so as to withstand the mechanical stresses imposed, and light.
La structure rigide selon l'invention est notamment remarquable en ce qu'elle est constituée d'un élément métallique alvéolaire qui comprend au moins une feuille métallique alvéolaire de très faible épaisseur, et dont une face est recouverte d'une feuille métallique de fermeture de faible épaisseur, l'assemblage dudit élément alvéolaire et de la feuille de fermeture étant réalisé sur la face extérieure du fond d'au moins une partie des alvéoles. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite structure rigide comporte une feuille inférieure fixée sur une autre face dudit élément métallique alvéolaire. The rigid structure according to the invention is particularly remarkable in that it consists of a cellular metallic element which comprises at least one very thin metallic cellular sheet, and one face of which is covered with a metallic sheet for closing thin, the assembly of said cellular element and the closure sheet being carried out on the outer face of the bottom of at least part of the cells. According to another characteristic of the invention, said rigid structure comprises a bottom sheet fixed to another face of said cellular metallic element.
Avantageusement, on utilise pour la réalisation desdites feuilles métalliques alvéolaires, de l'acier à haute limite élastique. Advantageously, for the production of said cellular metal sheets, steel with high elastic limit.
L'avantage de ces structures, par rapport à des structures de type "composite" existant actuellement, (matrices organiques ou minérales, fibres de verre, carbone, kevlar, bore, etc...) est de profiter largement des qualités mécaniques de l'acier en ce qui concerne principalement le module d'élasticité de ce matériau pour concevoir un type de structure particulier, autorisant un rapport poids/résistance mécanique intéressant. The advantage of these structures, compared to structures of the "composite" type currently existing, (organic or mineral matrices, glass fibers, carbon, kevlar, boron, etc.) is to benefit greatly from the mechanical qualities of the steel mainly with regard to the modulus of elasticity of this material to design a particular type of structure, allowing an attractive weight / mechanical strength ratio.
L'invention permet de concevoir ce que l'on appelera des "structures volumiques alvéolairesd'épaisseur variables de type sandwich monocouche ou multicouche" utilisées par exemple pour la réalisation de coques d'épaisseur constante ou variable ou de pièce massive en conception volumique. The invention makes it possible to design what will be called "alveolar volume structures of variable thickness of the monolayer or multilayer sandwich type" used for example for the production of shells of constant or variable thickness or of solid piece in volume design.
La réalisation de telles structures, fait appel à des technologies existantes concernant l'emboutissage de tôles minces à hautes limites élastiques et qui permettent l'obtention de feuilles alvéolées de faible épaisseur (quelques dixièmes de mm, voire quelques centièmes de mm) et qui reliées les unes aux autres par des méthodes d'assemblage tel que le collage, le soudage ou le soudo-brasage, permettront de réaliser des structures rigides conformes à la présente invention. The production of such structures calls upon existing technologies concerning the stamping of thin sheets with high elastic limits and which make it possible to obtain honeycomb sheets of small thickness (a few tenths of a mm, or even a few hundredths of a mm) and which are connected to each other by assembly methods such as bonding, welding or soldering, will make it possible to produce rigid structures in accordance with the present invention.
Les alvéoles, pour des raisons de caractéristiques mécaniques particulières, seront définies judicieusement, afin de permettre la réalisation de structures à flexibilité constante ou variable. The cells, for reasons of particular mechanical characteristics, will be judiciously defined, in order to allow the production of structures with constant or variable flexibility.
Outre la légèreté due à l'utilisation de feuilles très minces, d'autres avantages apparaissent tout de suite quant à l'utilisation de telles structures:
- des réserves en minerai importantes font de l'acier un matériau dont l'utilisation, par une évolution importante dans la technologie de transformation, va s'accentuer;
- un cycle de fabrication très court (dû en particulier à la méthode de transformation par emboutissage) par rapport à des matériaux composites à matrice organique ou minérale, permettant une réduction des coûts pour des fabrications grande série;
- un coût d'achat matière inférieur par rapport aux composites pour des qualités physiques, mécaniques et thermiques équivalentes;
- une stabilité dimensionnelle supérieure;
- des qualités mécaniques supérieures;
- des caractéristiques d'isolation thermique, acoustique et électro-magnétique supérieures;;
- la possibilité de protection contre l'oxydation par une galvanisation et un prélaquage des tôles avant formage et utilisation possible de tôles en acier inoxydable.Besides the lightness due to the use of very thin sheets, other advantages appear immediately as to the use of such structures:
- significant ore reserves make steel a material whose use, by a significant development in processing technology, will increase;
- a very short manufacturing cycle (due in particular to the method of transformation by stamping) compared to composite materials with an organic or mineral matrix, allowing a reduction in costs for mass production;
- a lower material purchase cost compared to composites for equivalent physical, mechanical and thermal qualities;
- superior dimensional stability;
- superior mechanical qualities;
- superior thermal, acoustic and electro-magnetic insulation characteristics;
- the possibility of protection against oxidation by galvanizing and prepainting of the sheets before forming and possible use of stainless steel sheets.
Tous ces avantages font de l'acier un matériau de base sans équivalence actuellement pour les conceptions de structures telles que décrites précédemment, les technologies actuelles de transformation permettant une utilisation plus rationnelle de l'acier par la possibilité d'emboutissage de tôles minces à haute limite élastique et des méthodes d'asssemblage par collage, soudage ou soudo-brasage plus sophistiquées. All these advantages make steel a basic material without equivalence currently for the designs of structures as described previously, the current technologies of transformation allowing a more rational use of steel by the possibility of stamping of thin sheets with high elastic limit and more sophisticated bonding, welding or soldering methods.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément métallique alvéolaire comporte plusieurs feuilles alvéolaires de très faible épaisseur accolées les unes sur les autres. Ceci permet la réalisation d'éléments tridimensionnels de forme quelconque. According to another characteristic of the invention, the cellular metallic element comprises several very thin cellular sheets placed side by side. This allows the realization of three-dimensional elements of any shape.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue éclatée d'une structure rigide conforme à la présente invention;
- la figure 2 est une coupe partielle de la structure rigide de la figure 1;
- les figures 3a à 3;représentent différentes formes de panneaux ou d'éléments tridimensionnels pouvant être réalisés grâce à la présente invention;
- la figure 4 représente en perspective avec coupe partielle une structure rigide selon la présente invention dans laquelle l'élément métallique alvéolaire comprend plusieurs feuilles;
- les figures 5 et 6 sont des coupes partielles de la figure 4;
- la figure 7 est une vue de détail d'une feuille alvéolaire utilisée pour la réalisation de la structure décrite à la figure 4;;
- les figures 8 à 11 représentent différentes possibilités de répartition des alvéoles, et
- la figure 12 représente en perspective une structure rigide d'épaisseur variable comportant une seule feuille métallique alvéolaire.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, as well as from the appended drawings in which
- Figure 1 is an exploded view of a rigid structure according to the present invention;
- Figure 2 is a partial section of the rigid structure of Figure 1;
- Figures 3a to 3; show different forms of panels or three-dimensional elements that can be made using the present invention;
- Figure 4 shows in perspective with partial section a rigid structure according to the present invention in which the cellular metal element comprises several sheets;
- Figures 5 and 6 are partial sections of Figure 4;
- Figure 7 is a detail view of a cellular sheet used for the realization of the structure described in Figure 4 ;;
FIGS. 8 to 11 show different possibilities for distributing the cells, and
- Figure 12 shows in perspective a rigid structure of variable thickness comprising a single cellular metal sheet.
La figure 1 représente un premier exemple de réalisation d'une structure rigide légère conforme à la présente invention ; elle est constituée par un élément métallique alvéolé 1 et une feuille de fermeture 2 réalisée en tôle de faible épaisseur ; l'élément métallique alvéolaire est constitué dans ce cas d'une seule feuille métallique alvéolaire qui est assemblée sur la feuille de couverture 2 par collage ou tout autre moyen d'assemblage (soudage, soudo-brasage) au sommet des alvéoles 23 et éventuellement sur le contour 24. Figure 1 shows a first embodiment of a light rigid structure according to the present invention; it is constituted by a honeycombed metallic element 1 and a closure sheet 2 made of thin sheet metal; the cellular metal element in this case consists of a single cellular metal sheet which is assembled on the cover sheet 2 by gluing or any other assembly means (welding, soldering) at the top of the cells 23 and possibly on contour 24.
La structure ainsi obtenue peut être complétée par une feuille inférieure 25 qui est acollée sur l'autre face de l'élément métallique alvéolaire 1. Cette feuille inférieure peut constituer un élément de finition ou être réalisée en tôle d'acier mince par exemple du type à haute limite d'élasticité, pour participer à la rigidité de l'ensemble. The structure thus obtained can be completed by a lower sheet 25 which is bonded to the other face of the cellular metallic element 1. This lower sheet can constitute a finishing element or be made of thin sheet steel, for example of the type with high elastic limit, to participate in the rigidity of the whole.
Des éléments de renforcement 26 constitués par exemple par des plaques métalliques en tôle d'acier, constituent des éléments de renforcement local et peuvent être disposés entre les différents éléments de la structure rigide selon l'invention. Dans l'exemple représenté, ces éléments de renforcement 26 seront fixés entre la feuille inférieure 3 ou 25 et la feuille métallique alvéolée 1 , dans le cas d'un élément métallique alvéolaire comportant plusieurs feuilles métalliques alvéolaires collées les unes sur les autres, ces éléments de renforcement peuvent également être disposés entre deux feuilles métalliques alvéolaires. Reinforcement elements 26 constituted for example by metal plates of sheet steel, constitute local reinforcement elements and can be arranged between the different elements of the rigid structure according to the invention. In the example shown, these reinforcing elements 26 will be fixed between the lower sheet 3 or 25 and the cellular metal sheet 1, in the case of a cellular metallic element comprising several metallic cellular sheets glued one on the other, these elements reinforcement may also be arranged between two cellular metal sheets.
Les éléments de renforcement 26 peuvent être utilisés comme éléments de raccordement avec d'autres structures voisines ou également comme éléments d'accrochage pour la fixation de pièces, par exemple la fixation d'une serrure sur une structure rigide conforme à la présente invention et constituant un capot de véhicule automobile. The reinforcing elements 26 can be used as connecting elements with other neighboring structures or also as hooking elements for fixing parts, for example the fixing of a lock on a rigid structure according to the present invention and constituting a motor vehicle hood.
Les éléments de renforcement 26 peuvent également servir à définir des zones de différentes rigidité pouvant être combinées au dessin des alvéoles comme exposé plus bas. The reinforcing elements 26 can also be used to define zones of different rigidity which can be combined with the design of the cells as described below.
Pour des raisons d'isolation thermique ou acoustique, on peut injecter dans les alvéoles une matière d'isolation 7 telle qu'une mousse de faible densité qui peut également améliorer les caractéristiques mécaniques de la structure. For reasons of thermal or acoustic insulation, it is possible to inject into the cells an insulation material 7 such as a low density foam which can also improve the mechanical characteristics of the structure.
Comme indiqué plus haut, l'élément métallique alvéolaire est constitué de feuilles métalliques alvéolaires de très faible épaisseur, les alvéoles étant par exemple réalisées par une technique d'emboutissage. As indicated above, the cellular metal element is made of very thin cellular metal sheets, the cells being for example produced by a stamping technique.
En faisant varier la profondeur des alvéoles, on peut réaliser une feuille métallique 1 dont l'épaisseur est variable, comme cela sera expliqué en liaison avec la figure 12. Avantageusement, l'épaisseur de la feuille métallique alvéolaire est de quelques dixièmes, voire de quelques centièmes de mm t ladite feuille est réalisée à partir d'une tôle d'acier à haute limite élastique qui comporte une protection contre l'oxydation, par exemple par galvanisation ou par revêtement d'une laque, avant l'opération d'emboutissage.By varying the depth of the cells, a metal sheet 1 can be produced, the thickness of which is variable, as will be explained in conjunction with FIG. 12. Advantageously, the thickness of the cellular metal sheet is a few tenths, or even a few hundredths of mm t said sheet is made from a sheet of steel with a high elastic limit which includes protection against oxidation, for example by galvanization or by coating with a lacquer, before the stamping operation .
La géométrie des alvéoles 23 est définie en fonction des caractéristiques mécaniques de la pièce réalisée à l'aide de la structure rigide selon l'invention. The geometry of the cells 23 is defined as a function of the mechanical characteristics of the part produced using the rigid structure according to the invention.
Les figures 8 à 11 représentent quelques dessins d'alvéoles selon les critères mécaniques envisagés. Les répartitions et dessins d'alvéoles ne sont pas limitatifs et toutes les possibilités, en fonction des directions préférentielles pour canaliser les efforts, peuvent être envisagées aussi bien en ce qui concerne la répartition et le dessin des alvéoles que dans leur épaisseur qui peut être variable. Figures 8 to 11 show some drawings of cells according to the mechanical criteria envisaged. The distributions and designs of cells are not limiting and all the possibilities, depending on the preferred directions for channeling the efforts, can be envisaged as regards both the distribution and the design of the cells as in their thickness which can be variable. .
A titre d'exemple, on a présenté sur les figures 8 à 11 différents types d'alvéoles correspondant à différentes utilisations possibles. La figure 8 définit une répartition permettant des déformations éventuelles selon les directions définies par les flèches 11 et 12 selon les axes 13 et 14. Ce principe d'alvéole est intéressant dans le cas d'utilisation spécifique, comme des formes développables par exemple, ne nécessitant pas d'outillages particuliers pour la mise en forme et pouvant être obtenues à partir de feuilles métalliques de type standard. By way of example, we have shown in FIGS. 8 to 11 different types of cells corresponding to different possible uses. FIG. 8 defines a distribution allowing possible deformations in the directions defined by the arrows 11 and 12 along the axes 13 and 14. This principle of alveolus is advantageous in the case of specific use, like developable shapes for example, does not requiring no special tools for shaping and can be obtained from metal sheets of standard type.
La figure 9 représente une autre répartition des alvéoles qui permet une déformation possible dans le sens de la flèche 15 selon les axes 16 tout en conservant une certaine raideur dans le sens de la flèche 18 selon les axes brisés 17. Cette répartition est intéressante pour la définition de pièces de révolution ne nécessitant pas d'outillages particuliers. FIG. 9 represents another distribution of the cells which allows a possible deformation in the direction of the arrow 15 along the axes 16 while retaining a certain stiffness in the direction of the arrow 18 along the broken axes 17. This distribution is advantageous for the definition of revolutionary parts that do not require special tools.
La figure 10 représente une répartition qui permet d'obtenir une rigidité bi-directionnelle dans le sens des flèches 19 et 20 selon les axes brisés 21 et 22. FIG. 10 represents a distribution which makes it possible to obtain bi-directional rigidity in the direction of the arrows 19 and 20 along the broken axes 21 and 22.
Ce type de répartition convient pour des éléments demandant des raideurs bi-directionnelles uniformément reparties sur toute la surface de l'élément.This type of distribution is suitable for elements requiring bi-directional stiffness uniformly distributed over the entire surface of the element.
La figure 11 représente un cas de figure aléatoire où la répartition et le dessin des alvéoles déterminent des directions préférentielles pour canaliser les efforts. FIG. 11 represents a random case where the distribution and the design of the cells determine preferential directions for channeling the forces.
I1 est bien évident que ces quatre cas de figures ne sont que des exemples et que le dessin et la répartition des alvéoles peuvent être étendues à l'infini selon les cas particuliers à traiter, en fonction des directions et des intensités des efforts à considérer. It is quite obvious that these four cases are only examples and that the design and the distribution of the cells can be extended ad infinitum according to the particular cases to be treated, according to the directions and the intensities of the efforts to be considered.
Comme mentionné précédemment, les feuilles métalliques alvéolées peuvent présenter des alvéoles de profondeur variable, ce qui permet par la répartition et le dessin des alvéoles d'une part, d'aborder le problème de la réalisation d'éléments volumiques; et d'autre part, de permettre d'obtenir, en plus de la répartition bidimensionnelle des efforts, des possibilités de raideur variable. As mentioned previously, the honeycombed metal sheets may have cells of variable depth, which allows by the distribution and the design of the cells on the one hand, to address the problem of the production of volume elements; and on the other hand, to make it possible to obtain, in addition to the two-dimensional distribution of the forces, possibilities of variable stiffness.
La figure 12 représente, en coupe, une structure rigide et légère conforme à l'invention à épaisseur variable qui comporte une feuille alvéolée 1 dont la profondeur des alvéoles est variable et à laquelle on a adjoint une feuille de fermeture en tôle mince 2 par collage ou tout autre moyen d'assemblage aux points de jonction 5. On a également représenté une feuille inférieure 3 fixée de manière similaire sur l'autre face de la feuille métallique alvéolaire 1. FIG. 12 represents, in section, a rigid and light structure in accordance with the invention with variable thickness which comprises a honeycomb sheet 1 whose cell depth is variable and to which a closure sheet of thin sheet metal 2 has been added by gluing or any other means of assembly at the junction points 5. A lower sheet 3 has also been shown similarly fixed to the other face of the cellular metal sheet 1.
La variation de l'épaisseur 4, dans ce cas de figure, détermine des zones de variation de la raideur en flexion de la section considérée et en torsion-flexion si l'on considère une variation d'épaisseur dans le sens de la flèche 6. L'avantage de ces structures rigides a épaisseur variable est, d'une part la possibilité d'obtention de pièces spécifiques massives dont le dessin particulier des alvéoles permet de canaliser les efforts dans des directions préférentielles, non plus dans un référentiel bi-directionnel mais dans un référentiel tridirectionnel. Un autre avantage de ces structures rigides à épaisseur variable est également, en plus de l'intérêt concernant les caractéristiques mécaniques, d'aborder les problèmes de protection thermique et acoustique en des termes différents.Les coefficients d'isolation thermique, qui sont liés à l'injection possible de matériaux isolants dans les alvéoles, peuvent varier selon l'épaisseur et résoudre ainsi des problèmes d'utilisation spécifique. L'isolation acoustique peut également être liée à l'épaisseur variable d'un panneau ainsi qu'à la forme spécifique des alvéoles. The variation of the thickness 4, in this case, determines zones of variation of the stiffness in bending of the section considered and in torsion-bending if one considers a variation in thickness in the direction of arrow 6 The advantage of these rigid structures with variable thickness is, on the one hand, the possibility of obtaining specific massive parts whose particular design of the cells makes it possible to channel the forces in preferential directions, no longer in a bi-directional frame of reference. but in a three-way frame of reference. Another advantage of these rigid structures with variable thickness is also, in addition to the interest concerning the mechanical characteristics, to approach the problems of thermal and acoustic protection in different terms. The thermal insulation coefficients, which are linked to the possible injection of insulating materials into the cells, can vary according to the thickness and thus solve problems of specific use. Acoustic insulation can also be linked to the variable thickness of a panel as well as to the specific shape of the cells.
Les figures 3a à 3f illustrent différentes possibilités de conception de panneaux ou d'éléments tridimensionnels utilisant des structures rigides conformes à la présente invention. Comme on pourra le remarquer, ces différentes structures ont été représentées sans feuille inférieure de finition. FIGS. 3a to 3f illustrate different possibilities of designing panels or three-dimensional elements using rigid structures in accordance with the present invention. As will be noticed, these different structures have been shown without a bottom finishing sheet.
La figure 3a représente un élément de base, c'est-à-dire un panneau réalisé à partir d'une structure de type sandwich monocouche dans laquelle l'élément métallique alvéolaire est constitué d'une feuille métallique alvéolaire dont les alvéoles ont une épaisseur constante. FIG. 3a represents a basic element, that is to say a panel produced from a single-layer sandwich type structure in which the cellular metallic element consists of a metallic metallic sheet whose cells have a thickness constant.
La figure 3b représente des panneaux pliés ou développables à épaisseur constante toujours du type sandwich monocouche. FIG. 3b represents folded or developable panels of constant thickness, always of the monolayer sandwich type.
La figure 3c représente un élément similaire à celui de la figure 3b mais avec une épaisseur variable. Figure 3c shows an element similar to that of Figure 3b but with a variable thickness.
I1 est bien évident que pour les éléments des figures 3b et 3c, l'obtention d'éléments développables n'est réalisable que par un choix judicieux dans la répartition des alvéoles. It is quite obvious that for the elements of FIGS. 3b and 3c, obtaining developable elements is only achievable by a judicious choice in the distribution of the cells.
Les figures 3d et 3e représentent des panneaux toujours de type sandwich monocouche à double courbure d'épaisseur constante ou variable et qui nécessitent des outillages spécifiques, d'une part pour la réalisation de la feuille métallique alvéolée et, d'autre part, pour la réalisation de la feuille de fermeture. Figures 3d and 3e represent panels always of the single-layer sandwich type with double curvature of constant or variable thickness and which require specific tools, on the one hand for the production of the cellular foil and, on the other hand, for the completion of the closure sheet.
Enfin la figure 3f représente une structure de type sandwich constituée par superposition de plusieurs feuilles métalliques alvéolaires, ce qui permet l'obtention d'éléments de forte épaisseur voire de pièces mécaniques. Finally, FIG. 3f represents a sandwich type structure constituted by the superposition of several cellular metal sheets, which makes it possible to obtain elements of very thick or even mechanical parts.
Les figures 4 à 7 décrivent un exemple de réalisation de structure rigide conforme à la présente invention du type multicouche qui peut être destiné à la réalisation de pièces massives et dans laquelle l'élément métallique alvéolaire est constitué de plusieurs feuilles métalliques alvéolaires. FIGS. 4 to 7 describe an exemplary embodiment of a rigid structure in accordance with the present invention of the multilayer type which may be intended for the production of solid parts and in which the cellular metal element is made up of several cellular metal sheets.
Le principe de ce type de structure est d'utiliser non plus une seule feuille alvéolaire mais plusieurs feuilles accolées les unes sur les autres ; ces feuilles alvéolaires peuvent être d'épaisseur constante ou variable. The principle of this type of structure is no longer to use a single alveolar sheet but several sheets placed side by side; these honeycomb sheets can be of constant or variable thickness.
Le but de ce type de structure est la possibilité de réaliser des pièces de forte épaisseur, même des pièces mécaniques. The purpose of this type of structure is the possibility of making very thick parts, even mechanical parts.
La conception alvéolaire de ce type de structure avec des tôles de très faible épaisseur permet d'une part, de réaliser des pièces très légères et, d'autre part, de réaliser des pièces très rigides avec la possibilité, avec un dessin judicieux des alvéoles, de canaliser les efforts selon des directions préférentielles dans un référentiel tri-dimensionnel et en tenant compte de l'intensité des efforts à considérer. The honeycomb design of this type of structure with very thin sheets makes it possible, on the one hand, to produce very light parts and, on the other hand, to produce very rigid parts with the possibility, with a judicious design of the cells , to channel the forces in preferred directions in a three-dimensional frame of reference and taking into account the intensity of the forces to be considered.
Dans l'exemple de réalisation des figures 4 à 7, les figures 5 et 6 correspondent à des coupes selon des directions perpendiculaires. Dans la structure représentée, l'élément métallique alvéolaire est constitué par l'assemblage successif, par collage ou tout autre moyen d'assemblage, de feuilles métalliques alvéolaires 2, les feuilles successives étant inversées deux à deux de manière à ce que la partie supérieure de l'alvéole d'une feuille corresponde à la partie supérieure de l'alvéole de la feuille voisine et ainsi de suite, l'assemblage étant effectué sur les deux parties en contact, comme représenté en 8. In the embodiment of Figures 4 to 7, Figures 5 and 6 correspond to sections in perpendicular directions. In the structure shown, the cellular metallic element is constituted by the successive assembly, by gluing or any other means of assembly, of metallic cellular sheets 2, the successive sheets being reversed in pairs so that the upper part of the cell of a sheet corresponds to the upper part of the cell of the neighboring sheet and so on, the assembly being carried out on the two parts in contact, as shown in 8.
Avantageusement, on prévoit que la fixation des feuilles métalliques alvéolaires n'est réalisée que sur certaines alvéoles en fonction des efforts mécaniques à supporter. Advantageously, provision is made for the fixing of the cellular metal sheets only to be carried out on certain cells as a function of the mechanical forces to be supported.
La structure ainsi définie peut être fermée par une feuille 1 du type défini par le rep. 2 de la fig.l et d'un élément 4 pouvant être une tôle d'acier mince HLE ou tout autre matériau intéressant ou non la rigidité de la structure. The structure thus defined can be closed by a sheet 1 of the type defined by the rep. 2 of fig.l and an element 4 may be a thin steel sheet HLE or any other material interesting or not the rigidity of the structure.
Entre chaque couche successive de tôle alvéolée, il est possible d'adjoindre localement, pour des questions de raideur ou flexibilité locale, des éléments de renforcement 5 du type défini par le rep. 6 de la fig. 1. Between each successive layer of blistered sheet, it is possible to locally add, for reasons of stiffness or local flexibility, reinforcing elements 5 of the type defined by the rep. 6 of fig. 1.
De la même manière que les structures de type "monocouche", il est possible, pour des raisons d'isolation acoustique ou thermique, ainsi que l'amélioration de la tenue mécanique, d'injecter dans les alvéoles une mousse basse densité ; cette mousse pouvant également assurer une protection anti-corrosion supplémentaire. In the same way as structures of the “monolayer” type, it is possible, for reasons of acoustic or thermal insulation, as well as the improvement of the mechanical strength, to inject into the cells a low density foam; this foam can also provide additional anti-corrosion protection.
Les fig. 4 à 7 représentent un exemple de réalisation dans lequel les feuilles intermédiaires ne sont pas de surface égale (cas d'emboutis profonds). Figs. 4 to 7 represent an exemplary embodiment in which the intermediate sheets are not of equal surface (case of deep stampings).
Pour l'explication qui va suivre, on peut situer dans un repère topologique défini par les directions u, v et w, (fig. 4 à 6), la direction w étant dans le sens de l'épaisseur de la structure. For the following explanation, we can locate in a topological coordinate system defined by the directions u, v and w, (fig. 4 to 6), the direction w being in the direction of the thickness of the structure.
Le nombre de couches n sera fonction du rapport existant entre l'épaisseur maximum e maxi et les A w
e ma n = e maxi
w w maxi
Le iX w lui-même sera ponction de la capacité d'allongement (à l'emboutissage) des tôles utilisées, donc du rapport existant entre la surface initiale de l'alvéole avant allongement lu x lv (fig. 7) et la surface finale après allongement pouvant être définie à partir d'un coefficient d'allongement K donc lu x lv x K.The number of layers n will depend on the relationship between the maximum thickness e maxi and the A w
e ma n = e maxi
ww max
The iX w itself will be a puncture of the elongation capacity (at stamping) of the sheets used, therefore of the ratio existing between the initial surface of the cell before elongation read x lv (fig. 7) and the final surface after elongation which can be defined from an elongation coefficient K therefore lu x lv x K.
En cas de variation brutale d'épaisseur e, la dimension des éléments définie par les longueur et largeur Lu et Lv (fig. 6) ainsi que leur nombre sera fonction de l'épaisseur e. In the event of a sudden variation in thickness e, the dimension of the elements defined by the length and width Lu and Lv (fig. 6) as well as their number will depend on the thickness e.
Afin d'optimiser ce genre de structure, aussi bien dans le domaine des coques à section constante ou dans le domaine volumique un calcul des contraintes peut être réalisé en simulant des sollicitations locales. Un programme de maillage volumique peut être mis au point, en définissant chaque face en contact des alvéoles des différentes couches constituant la liaison, comme les noeuds constitutifs du maillage considéré. In order to optimize this kind of structure, as well in the field of the hulls with constant section or in the volume field a computation of the stresses can be carried out by simulating local stresses. A volume mesh program can be developed, by defining each face in contact with the cells of the different layers constituting the connection, like the nodes constituting the mesh considered.
Les moyens informatiques actuels dans le domaine des calculs de structure permettent de vérifier, par éléments finis, les contraintes admissibles des structures et des programmes spécifiques permettent de définir, en fonction des contraintes admissibles, la forme et la répartition dans les trois dimensions des alvéoles afin d'optimiser la structure à réaliser. The current computer resources in the field of structure calculations make it possible to verify, by finite elements, the admissible stresses of structures and specific programs make it possible to define, as a function of admissible stresses, the shape and the distribution in the three dimensions of the cells in order to optimize the structure to be produced.
Un programme de définition automatique de la géométrie des feuilles alvéolaires peut être mis au point en tenant compte de la définition géométrique de la face externe de la face interne de la structure qui peut être définie par exemple, à partir des surfaces polynomiales dites de Bézier. A program for automatic definition of the geometry of the alveolar sheets can be developed taking into account the geometric definition of the external face of the internal face of the structure which can be defined, for example, from the so-called Bézier polynomial surfaces.
Le calcul du nombre d'éléments, et les limites de chaque élément en fonction de l'épaisseur peuvent être déterminés à partir des normales de la face externe limitées par la surface interne. The calculation of the number of elements, and the limits of each element as a function of the thickness can be determined from the normals of the external face limited by the internal surface.
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