On parle de la souplesse du châssis, de quel ordre peut-elle être ?
Par curiosité j’ai modélisé le châssis dans un programme de calcul de structure par éléments finis (RDM6) afin d’avoir une idée des ordres de grandeurs du châssis en flexion pure.
La modélisation de la structure ne prend en compte que le châssis nu à l’exclusion de la structure bois et de la carrosserie.
Le chargement du châssis prend en compte toute la masse suspendue de la voiture (622 kgf) . L’estimé de la répartition du chargement a été fait à partir du pesage du contrôle technique et fonction du centre de gravité global.
Le châssis repose sur des appuis élastiques de raideurs équivalentes aux suspensions :
. sur 2 points à l’avant
. sur 4 points à l’arrière par l’intermédiaire de ressort à lames, chaque ressort reposant chacun sur un appui fixe (pont).
Les résultats seront donc légèrement pessimistes puisque la rigidité additionnelle de la partie structure bois + carrosserie n’est pas prise en compte.
Une première étude a été faite en flexion pure, charges verticales à l’exclusion de toutes forces horizontales sur le châssis. Les flèches dues aux déformations du châssis sous chargement sont exprimées par rapport à une droite horizontale passant à l’aplomb des axes de roues AV et AR.
Dans ces conditions, si l’on part d’un châssis nu parfaitement horizontal sur tréteaux, la flèche que prend le châssis voiture complètement assemblée et mise sur roue est de 1,4mm après chargement de celui-ci par la masse suspendue (622 kgf) .
Avec un personne (75 kg) : 1,9mm soit une déformation relative de 1,9-1,4=0,5mm par rapport à la voiture vide.
Avec 2 personnes (75kg*2) : 2,1mm soit une déformation relative de 0,7mm
Avec 2 personnes + bagages (40kg) : 1,95mm soit une déformation relative de 0,6 mm
Pour prendre en compte les aspects dynamiques il est d’usage d’appliquer des accélérations verticales comprises entre 3g (voiture de tourisme) et 4g (tout terrain). Les suspensions étant relativement raides on prendra une valeur intermédiaire de 3,5g.
On pourra donc en déduire une déformation verticale de l’ordre de 2*3,5=7mm lors de chocs importants soit en relatif 7-1,4= 5,6mm. Déformation pire cas puisque ne prenant pas en compte la rigidité de la carrosserie. Ce sont des ordres de grandeur.
On retrouve la partie critique connue du châssis au niveau des 1ère et 2ème traverse avant.
On voit que la partie arrière à partir du pont lève d’environ 2mm, mais ce qui importe ce sont les déformations au niveau du train roulant au niveau suspension.
On pourrait s’étonner que la flèche avec bagages soit inférieure. Le chargement se faisant en porte à faux à l’arrière, il y a un effet de levier sur l’axe de ressort à lames qui tend à redresser la partie entre les trains AV et AR.
Le châssis est-il aussi souple en flexion que l’on le dit et vient-il en complément des suspensions ?
Quant à la rigidité en torsion… c’est un châssis échelle et un autre problème.
RDM6 a une représentation "fil de fer", ce n'est pas CATIA mais c'est gratuit.
