A modified honeycomb for better energy absorption capacity

Ces travaux de recherche ont été menée en collaboration avec l’Institut Saint Louis qui est un laboratoire de recherche et développement spécialisé dans le secteur de la défense. Ils ont été présentés à l’occasion de la rencontre LWAG 2022 (Light-Weight Armour for Defence & Security) en Allemagne. Dans cette étude nous évaluons les propriétés d’absorption d’un panneau sandwich, dont le nid d’abeille en aluminium qui compose le cœur, est doté nouvelle configuration cellulaire. Ces travaux contribuent au développement de panneaux sacrificiels pour des blindages.

Typiquement lorsque le panneau est soumis à un choc ultra rapide (quelques ms) telle qu’une explosion, nous pouvons distinguer trois régimes de déformation du panneau. La première phase est une déformation élastique linéaire sur un temps très court, c’est la phase de compression.

Une fois le pic de compression atteint nous entrons dans un régime de déformation à contrainte constante, c’est le plateau d’écrasement. Une fois ce dernier passé, l’épaisseur de la structure est fortement réduite et la contrainte croit rapidement jusqu’à la compaction complète, c’est le régime de densification.

Dans cette étude nous étudions l’influence de plusieurs paramètres géométriques du nid d’abeille :

• La hauteur;
• Le diamètre de cellule;
• L’épaisseur de paroi;
• L’influence du collage des peaux ;
• La configuration cellulaire : Hexagonale (classique) et modifiée par EC3D.

Les différents échantillons ont été soumis a des essais mécaniques normés en conditions quasi-statiques (ASTM C365M et ASTM D7336M). Des corrélations numériques par éléments finis ont été effectuées pour évaluer la pertinence des résultats expérimentaux. Enfin des essais en conditions réelles d’explosion (dynamique rapide) ont été menés pour évaluer les différences de comportement.

Les résultats de cette étude mettent en évidence les bénéfices de la nouvelle configuration cellulaire modifiée. A matériau équivalent, densité équivalente (paramètre prépondérant) et coût de fabrication similaires, les performances de notre structure sont supérieures. En conséquence cela signifie que pour des propriétés mécaniques équivalentes notre structure nécessitera moins de matière (jusqu’à -30%), ce qui s’avère un gain avantageux pour de nombreux secteurs.