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Title:
STRUCTURAL PART HAVING THE ABILITY TO DISSIPATE ENERGY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/084727
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a structural part (13) capable of dissipating energy generated during an impact that compresses said part along an axis Z, comprising a web (131) having two opposite surfaces (133), characterized in that said part comprises: a through-window (134) extending between said opposite surfaces of the web, dividing said web into two main parts, referred to as a first part (135) and a second part (136), respectively, arranged in series along the axis Z; and a so-called energy-dissipation device comprising cutting means (112, 122) arranged within said window and capable of cutting at least one of said parts of the web into strips (139) by means of a compressive force exerted on said part along the Z axis, and means (113, 123) for clearing away the thus-formed strips.

Inventors:
GUIMARD JEAN-MATHIEU (FR)
CAVALIERE FREDERICK (FR)
Application Number:
PCT/EP2011/073095
Publication Date:
June 28, 2012
Filing Date:
December 16, 2011
Export Citation:
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Assignee:
EADS EUROP AERONAUTIC DEFENCE (FR)
GUIMARD JEAN-MATHIEU (FR)
CAVALIERE FREDERICK (FR)
International Classes:
F16F7/12
Foreign References:
FR2903961A12008-01-25
US6620484B12003-09-16
DE4425829C11995-10-12
EP0376729A21990-07-04
FR2817608A12002-06-07
US4593870A1986-06-10
JPH09112065A1997-04-28
US3717223A1973-02-20
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
FOURCADE, EMMANUELLE (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Pièce structurale (13) apte à dissiper l'énergie délivrée lors d'un choc sollicitant ladite pièce en compression selon un axe Z, comportant une âme (131 ) présentant deux faces opposées (133), caractérisée en ce que ladite pièce comporte : - une fenêtre traversante (134) s'étendant entre lesdites faces opposées de l'âme, divisant ladite âme en deux parties principales disposées successivement selon l'axe Z, dites respectivement première partie (135) et deuxième partie (136),

- et un dispositif dit de dissipation d'énergie comportant des moyens de découpe (1 12, 122) disposés dans ladite fenêtre et aptes à assurer la découpe d'au moins une desdites parties de l'âme en lamelles (139) sous l'effet d'un effort de compression exercé sur ladite pièce selon l'axe Z, et des moyens (1 13, 123) de dégagement des lamelles ainsi formées.

2. Pièce selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les moyens de découpe (1 12, 122) sont aptes à assurer une découpe intégrale de ladite partie de l'âme (131 ) sur toute une dimension de la fenêtre (134) mesurée perpendiculairement à l'axe Z.

3. Pièce selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (1 1 1 , 121 ) de maintien de l'alignement de la première partie (135) et de la deuxième partie (136) de l'âme (131 ) l'une par rapport à l'autre selon l'axe Z.

4. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le dispositif de dissipation d'énergie comporte deux éléments (1 1 , 12) fixés respectivement contre chacune des faces opposées (133) de l'âme (131 ), au moins un premier élément (1 1 ) étant pourvu d'une série d'ergots de découpe (1 12) s'étendant dans ladite fenêtre (134) depuis la face de fixation (133) correspondante et un deuxième élément (12) étant pourvu d'ouvertures (123) disposées chacune en vis-à-vis d'un ergot, pour le dégagement de lamelles de pièce (139) découpées par lesdits ergots.

5. Pièce selon la revendication 4, caractérisée en ce que chacun desdits éléments (1 1 , 12) est pourvu d'une série ergots de découpe (1 12, 122) et d'ouvertures (1 13, 123) disposés en alternance, les ergots d'un élément étant disposés en vis-à-vis des ouvertures de l'élément opposé.

6. Pièce selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que chaque ergot (1 12, 122) d'un élément (1 1 , 12) présente un pan (1 120, 1220) incliné en direction de l'ouverture (123, 1 13) portée par l'élément opposé disposée en vis-à-vis.

7. Pièce selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les ergots (1 12, 122) s'étendent depuis une desdites faces (133) jusqu'à la face opposée. 8. Pièce selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que les deux éléments (1 1 , 12) sont fixés l'un à l'autre, de préférence au niveau de la fenêtre (134).

9. Pièce selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que les éléments (1 1 , 12) sont fixés à l'âme (134) uniquement au niveau de ladite deuxième partie (136), et en ce qu'ils s'étendent respectivement le long de chaque face de ladite première partie (135).

10. Pièce selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce qu'un desdits éléments (12) comporte une butée (125) s'étendant perpendiculairement à l'axe Z, ladite butée étant en contact avec un bord (137) de la deuxième partie (136) défini par la fenêtre (134).

11. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens d'initiation locale de rupture sous l'effet d'un effort de compression exercé sur ladite pièce selon l'axe Z, lesdits moyens étant aptes à initier ladite rupture au droit de ladite fenêtre (134).

12. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisée en ce qu'elle est formée en matériaux composites.

Description:
PIÈCE STRUCTURALE À CAPACITÉ DE DISSIPATION D'ÉNERGIE

La présente invention concerne une pièce structurale du type apte à dissiper l'énergie délivrée lors d'un choc la sollicitant en compression selon un axe déterminé, jusqu'à rupture, notamment en cas de crash.

Un domaine d'application particulièrement préféré de l'invention est le domaine aéronautique, dans lequel la pièce structurale peut avantageusement être mise en œuvre en tant que pièce dite de crash pour un aéronef, c'est-à- dire une pièce participant à la dissipation locale de l'énergie délivrée lors d'un crash. L'invention s'applique cependant également à tout autre domaine dans lequel il est avantageux de mettre en œuvre un système de dissipation locale d'énergie, en particulier pour les cas de crash, notamment mais non limitativement dans le domaine des véhicules de Formule 1 .

Dans le contexte d'application préféré de l'invention du domaine aéronautique, qui sera décrit de façon plus particulièrement détaillée dans la présente description, bien que n'en étant nullement limitatif, on entend par pièce structurale toute pièce entrant dans la constitution d'une structure, qu'il s'agisse aussi bien d'une structure dite primaire, c'est-à-dire devant supporter de fortes charges mécaniques, que d'une structure dite secondaire d'aéronef, c'est-à-dire devant supporter de faibles, voire aucune, charges mécaniques. Ainsi, la pièce selon l'invention peut être, ou entrer dans la constitution de, un cadre de fuselage de l'aéronef, notamment de l'avion ou de l'hélicoptère, un longeron, une traverse, une poutre sinus dite poutre crash, c'est-à-dire dont l'âme présente une ondulation afin de présenter une résistance accrue au flambage dans une direction, etc.

Dans le domaine aéronautique, il existe un besoin croissant d'intégrer la fonction de dissipation locale d'énergie en cas de crash aux pièces structurales qui sont mises en œuvre, notamment aux pièces constituées en matériau composite à base de fibres de renfort.

Les systèmes ou pièces existant à l'heure actuelle pour la dissipation locale d'énergie en cas de crash sont généralement constitués de tubes, de bielles, de poutres sinus, de caissons, etc. Lorsqu'ils sont appliqués aux structures en matériaux composites, ces systèmes sont conçus pour favoriser en cas de crash, sous l'effet d'un effort de compression appliqué selon une direction prédéterminée, un mode de rupture par matage/fragmentation, favorisant l'établissement progressif de différents types de dégradations intrinsèques des plis composites (fissurations) et des interfaces (délaminage), c'est-à-dire un mode de rupture par écrasement local selon le sens de l'effort, plutôt qu'un mode de rupture par flambage, c'est-à-dire par pliage, ou par rupture brutale, avec désalignement des morceaux qui glissent les uns à côté des autres. Le mode de rupture par matage/fragmentation macroscopique présente notamment l'avantage de générer peu de déplacements dans le sens de l'effort appliqué sur la pièce, et de dissiper une quantité d'énergie bien plus importante que les modes de rupture par flambage et rupture brutale.

Dans le cas de pièces métalliques, du fait de leur nature ductile, ces systèmes favorisent une rupture par matage qui peut s'apparenter à une déformation ou un flambage localisé. En cas de crash, ce mode de rupture dans le sens de l'effort est également plus dissipatif qu'un flambage généralisé ou une rupture brutale de la pièce.

En cas de crash, l'initiation locale de la rupture est assurée par l'utilisation d'un élément dit déclenchant, par exemple une variation d'épaisseur locale, une découpe locale, un impact, etc., qui permet de contrôler le lieu d'initiation de la rupture et le niveau d'effort spécifié. Cette fonction semble à l'heure actuelle relativement bien maîtrisée.

Cependant, il subsiste un besoin d'amélioration de la maîtrise de la dégradation de la pièce structurale une fois la rupture initiée, afin de maximiser la quantité totale d'énergie dissipée. Ce besoin de maîtriser la dégradation s'avère d'autant plus important dans le cas des pièces structurales à sections ouvertes et présentant des faces planes, qui sont moins stables, et donc bien plus sensibles au flambage et à des ruptures brutales, que les tubes ou les caissons.

Afin de pallier ce problème, des solutions proposées par l'art antérieur consistent à assembler sur les pièces structurales des systèmes additionnels dont la fonction est de dissiper l'énergie par une rupture maîtrisée se produisant dans ces systèmes. De tels systèmes présentent cependant les inconvénients d'une conception et de modes de chargements mécaniques complexes, ainsi que d'une capacité de dissipation d'énergie intrinsèquement limitée par leurs dimensions.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients des systèmes de dissipation locale d'énergie existants, notamment à ceux exposés ci-avant, en proposant un tel système qui permette une grande maîtrise de la dissipation de l'énergie délivrée lors d'un crash, et ce pour tout type de pièce, et notamment pour les pièces du type à sections ouvertes et faces planes. L'invention vise également à permettre une dissipation d'une quantité importante d'énergie, tout en assurant que ce système soit de conception et de mise en œuvre simples.

A cet effet, il est proposé selon la présente invention une pièce structurale apte à dissiper l'énergie délivrée lors d'un choc sollicitant cette pièce en compression selon un axe Z, comportant une âme présentant deux faces opposées, et qui comporte :

- une fenêtre traversante s'étendant entre les faces opposées de l'âme, divisant l'âme en deux parties principales disposées successivement selon l'axe Z, dites respectivement première partie et deuxième partie,

- et un dispositif dit de dissipation d'énergie comportant des moyens de découpe disposés dans la fenêtre et aptes à assurer la découpe d'au moins une des parties de l'âme en lamelles sous l'effet d'un effort de compression exercé sur la pièce selon l'axe Z, et des moyens de dégagement des lamelles ainsi formées.

La pièce structurale selon l'invention assure avantageusement, sous l'effet d'un effort de compression exercé sur elle selon l'axe Z, une dissipation de l'énergie ainsi délivrée qui s'effectue par dégradation de sa structure elle- même, par découpe ou hachage. Un tel mode de dégradation permet avantageusement une dissipation maîtrisée d'une quantité importante d'énergie. Un tel système est en outre applicable à tous types de pièces. Il est notamment tout à fait adapté aux pièces structurales présentant des sections ouvertes et des faces planes. Toute pièce existante peut en outre être facilement modifiée par formation de la fenêtre, par exemple par découpage dans son épaisseur, et assemblage du dispositif de dissipation d'énergie dans une configuration opérationnelle, pour parvenir à une pièce structurale conforme à l'invention.

L'invention peut en outre être mise en œuvre selon les modes réalisation avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.

Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, les moyens de découpe du dispositif de dissipation d'énergie sont aptes à assurer une découpe intégrale de la partie de l'âme sur toute une dimension de la fenêtre mesurée perpendiculairement à l'axe Z, maximisant ainsi la quantité de matière dégradée et par conséquent la quantité d'énergie dissipée consécutivement au choc.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la pièce comporte des moyens de maintien de l'alignement de la première partie et de la deuxième partie de l'âme l'une par rapport à l'autre selon l'axe Z, ces moyens assurant en outre avantageusement, consécutivement à un choc exercé sur la pièce selon l'axe Z, le guidage de la partie de pièce à découper vers la zone de découpe. Ceci permet la dégradation de la pièce sur une grande longueur, et par conséquent la dissipation d'une quantité importante d'énergie, en même temps qu'une bonne maîtrise de cette dissipation. Ces moyens de maintien sont notamment inclus dans le dispositif de dissipation d'énergie.

Dans des modes de réalisation particulièrement préférés de l'invention, le dispositif de dissipation d'énergie comporte deux éléments fixés respectivement contre chacune des faces opposées de l'âme, au moins un premier élément étant pourvu d'une série d'ergots de découpe s'étendant dans la fenêtre depuis la face de fixation correspondante et un deuxième élément étant pourvu d'ouvertures disposées chacune en vis-à-vis d'un ergot, pour le dégagement des lamelles de pièce découpées par les ergots.

Ces éléments se présentent de préférence sous forme de plaques, de préférence métalliques, dont au moins une présente une alternance d'ergots de découpe et d'ouvertures. Ces plaques, appliquées contre les faces opposées de l'âme, constituent préférentiellement avantageusement les moyens de maintien de l'alignement de la première partie et de la deuxième partie de l'âme l'une par rapport à l'autre, selon l'axe Z.

De préférence, chacun des éléments est pourvu d'une série d'ergots de découpe et d'ouvertures disposés en alternance, les ergots d'un élément étant disposés en vis-à-vis des ouvertures de l'élément opposé. Un tel mode de réalisation permet avantageusement de réaliser une découpe de la pièce en deux séries de lamelles, dégagées respectivement par chacune des faces opposées de l'âme. Préférentiellement, le dispositif de dissipation d'énergie est en outre configuré de sorte à assurer une découpe symétrique de la partie de l'âme, ce qui garantit le maintien stabilisé d'un régime quasi-permanent de dissipation d'énergie, par opposition à un régime transitoire.

Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, chaque ergot d'un élément présente un pan incliné en direction de l'ouverture portée par l'élément opposé disposée en vis-à-vis, facilitant avantageusement le dégagement des lamelles formées par découpe.

De préférence, les ergots s'étendent depuis une des faces de l'âme jusqu'à la face opposée, assurant ainsi que l'âme soit dégradée sur toute son épaisseur.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les deux éléments sont fixés l'un à l'autre, de préférence au niveau de la fenêtre, si bien que le risque qu'ils se désolidarisent consécutivement à un crash et/ou à une dégradation de la pièce est limité.

Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, les éléments sont fixés à l'âme uniquement au niveau de la deuxième partie, et ils s'étendent respectivement le long de chaque face de la première partie. Dans une telle configuration particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif de dissipation d'énergie présente uniquement une fonction de dissipation d'énergie par dégradation de la pièce en cas de crash, et il ne participe pas au transfert des charges statiques en fonctionnement normal. Un tel mode de réalisation est notamment tout à fait adapté aux pièces structurales destinées à n'assurer qu'une fonction de dissipation d'énergie en cas de crash, et ne participant pas aux fonctions de chargement statique de la structure au sein de laquelle elles sont intégrées.

Dans les cas où la pièce doit assurer les deux fonctions, c'est-à-dire chargement mécanique et dissipation d'énergie en cas de crash, le dispositif de dissipation d'énergie selon l'invention peut alors être fixé par ses deux éléments respectivement à chacune des première partie et deuxième partie de l'âme.

Dans des variantes de l'invention, le dispositif de dissipation d'énergie reste fixé uniquement à la deuxième partie de l'âme, et la pièce est configurée de sorte à permettre le transfert des charges statiques autour de la fenêtre ménagée dans l'âme, par exemple via des bords tombés, éventuellement localement renforcés. Au-delà d'un niveau spécifié de chargement en compression, correspondant à une situation de crash et provoquant l'initiation de la rupture, la première partie non fixée de l'âme est alors guidée entre les éléments du dispositif de dissipation d'énergie jusqu'à la zone de découpe.

Dans d'autres variantes de l'invention, le dispositif de dissipation d'énergie est configuré de sorte à être apte à découper chacune des deux parties de l'âme. Dans ce cas, les deux éléments du dispositif sont assemblés l'un à l'autre au niveau de la fenêtre, et ils ne sont pas assemblés à l'âme. Ils s'étendent respectivement le long de chaque face de chacune des deux parties de l'âme, de sorte qu'ils assurent le guidage de chacune de ces parties vers la zone de découpe. La forme des ergots est en outre choisie pour permettre la découpe de chacune des ces deux parties de l'âme. Dans la configuration préférée de l'invention dans laquelle les éléments sont fixés uniquement à la deuxième partie de l'âme, préférentiellement, un des éléments comporte une butée s'étendant perpendiculairement à l'axe Z, cette butée étant en contact avec un bord de la deuxième partie de l'âme défini par la fenêtre. Une telle caractéristique permet avantageusement de diminuer l'effort de cisaillement appliqué sur les éléments de fixation des éléments à la deuxième partie de l'âme.

Le dispositif de dissipation d'énergie est en outre de préférence disposé sur la pièce de telle sorte que la première partie de l'âme soit maintenue espacée des ergots de découpe dans sa configuration initiale, préalablement à une sollicitation consécutive à un crash.

Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, la pièce structurale comporte des moyens d'initiation locale de rupture sous l'effet d'un effort de compression exercé sur ladite pièce selon l'axe Z, ces moyens étant aptes à initier la rupture au droit de la fenêtre. Ces moyens d'initiation locale de rupture peuvent être de tout type classique en lui-même. En particulier, la présence même de la fenêtre ménagée dans l'âme peut constituer un moyen d'initiation de la rupture, en cas de réduction de la section travaillante de la pièce dans la zone de la fenêtre.

L'invention n'exclut cependant pas que la pièce soit dépourvue de tels moyens.

La pièce structurale selon l'invention est de préférence formée en matériaux composites à base de fibres de renfort, du moins en ce qui concerne son âme. L'invention s'applique cependant également tout aussi bien aux pièces structurales métalliques.

L'invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, qui n'en sont nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 12, dans lesquelles :

la figure 1 représente en vue en perspective un premier élément d'un dispositif de dissipation d'énergie d'une pièce structurale selon un mode de réalisation de l'invention ;

la figure 2 montre en vue en perspective un deuxième élément d'un dispositif de dissipation d'énergie d'une pièce structurale selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 3 illustre une pièce structurale selon un mode de réalisation de l'invention, avec présence d'une fenêtre dans l'âme, sans dispositif de dissipation d'énergie ;

la figure 4 illustre la pièce structurale de la figure 3, avec le dispositif de dissipation d'énergie ;

- la figure 5 représente une vue en coupe selon le plan A-A de la pièce de la figure 4 ;

la figure 6 illustre schématiquement la découpe d'une pièce structurale selon un mode de réalisation de l'invention par le dispositif de dissipation d'énergie ;

- la figure 7 montre la pièce de la figure 4 consécutivement à un effort de compression à rupture exercé sur elle selon l'axe Z ;

la figure 8 illustre de façon schématique la dégradation de l'âme de la pièce de la figure 4 consécutivement à un effort de compression à rupture exercé sur elle ;

- la figure 9 montre en vue en perspective une poutre dite sinus de l'art antérieur ;

la figure 10 montre une variante d'une pièce structurale selon l'invention substituable à une poutre sinus au sein d'une structure plus globale ;

la figure 1 1 représente en vue en perspective une variante d'un élément d'un dispositif de dissipation d'énergie d'une pièce structurale selon un mode de réalisation de l'invention ;

et la figure 12 représente une vue équivalente à la vue de la figure 5, dans une configuration dans laquelle la pièce est équipée des éléments de la figure 1 1 .

Un premier exemple de réalisation d'une pièce structurale selon l'invention est illustré sur les figures 1 à 8. Cette pièce structurale comporte un dispositif dit de dissipation d'énergie, dont un mode de réalisation particulièrement préféré, bien que non limitatif de l'invention, est montré sur les figures 1 et 2.

Ce dispositif de dissipation d'énergie comporte un premier élément 1 1 , représenté sur la figure 1 , sous forme d'une plaque 1 1 1 qui présente, sur une zone de préférence centrale, une alternance d'ergots 1 12 et d'ouvertures traversantes 1 13, alignés selon un axe x.

Les ergots 1 12 peuvent présenter toute forme. Dans le mode de réalisation préféré objet de la figure 1 , ils présentent une section triangulaire et une épaisseur sensiblement constante. Ils s'étendent depuis une face dite interne 1 14 de la plaque 1 1 1 , sensiblement perpendiculairement à cette dernière. Leur face dite supérieure 1 120, qui s'étend en biais depuis la plaque 1 1 1 , est de préférence légèrement incurvée, mais peut également être plane.

Les ouvertures 1 13 présentent quant à elles une hauteur supérieure ou égale à la hauteur des ergots 1 12. Elles peuvent présenter toute forme.

La plaque 1 1 1 est en outre percée d'au moins une série d'orifices traversants dits de fixation 1 16, alignés selon un axe de préférence parallèle à l'axe x. Dans le mode de réalisation objet de la figure 1 , la plaque est percée de deux séries d'orifices traversants respectivement 1 16, 1 17, qui sont alignés selon deux axes sensiblement parallèles. Un tel nombre de séries d'orifices n'est cependant nullement limitatif de l'invention.

Le dispositif comporte un deuxième élément 12, représenté sur la figure 2, dont la forme et les dimensions sont de préférence sensiblement équivalentes à celles du premier élément 1 1 . Ce deuxième élément 12 se présente ainsi sous forme d'une plaque 121 présentant une alternance d'ergots 122 et d'ouvertures traversantes 123 alignés, les ergots 122 s'étendant depuis une face dite interne 124 de la plaque 121 .

Le deuxième élément 12 se différencie de préférence du premier élément 1 1 en ce qu'il comporte en outre une butée proéminente 125, sous forme d'une barre s'étendant le long de la face interne 124 de la plaque, et sur laquelle reposent les ergots 122. Cette barre de butée 125 est percée dans son épaisseur d'une série d'orifices traversants 128, qui sont alignés et communiquent chacun avec un orifice traversant 126 de la plaque 121 (non visibles sur la figure 2). La plaque 121 est également percée d'une deuxième série d'orifices traversants 127.

Les éléments 1 1 et 12 sont en outre configurés de telle sorte que, lorsque les plaques 1 1 1 et 121 sont mises en vis-à-vis l'une de l'autre, leurs faces internes respectives 1 14, 124 en regard l'une de l'autre, et les ergots 1 12, 122 en coïncidence chacun avec une ouverture 123, 1 13 de la plaque opposée, les orifices traversants 1 16, 1 17 et 126, 127 soient alignés deux à deux.

Les éléments 1 1 , 12 sont de préférence constitués en un matériau métallique, par exemple en acier, titane, aluminium, ou un de leurs alliages, ou en une pluralité de matériaux, par exemple en acier et aluminium, en titane et aluminium, en acier et composite, en titane et composite, en aluminium et composite, etc.

Une pièce structurale 13 selon un mode de réalisation de l'invention est représentée sur la figure 3, dans une configuration dépourvue de dispositif de dissipation d'énergie.

A titre d'exemple de réalisation préféré de l'invention, on a représenté ici une pièce de type à sections ouvertes et faces planes.

Cette pièce 13 comporte une âme 131 , et deux bords tombés 132 s'étendant respectivement, sensiblement perpendiculairement à l'âme 131 , depuis chacun de bords dits longitudinaux opposés de cette dernière.

La pièce 13 sera décrite dans la présente description comme susceptible d'être soumise, lors d'un crash, à un effort brutal la sollicitant en compression selon un axe dit longitudinal Z, étant entendu que l'axe Z pourrait tout aussi bien être orienté différemment par rapport à la pièce, notamment lui être transversal.

L'âme 131 comporte deux faces principales opposées 133. Elle est percée d'une fenêtre traversante 134 s'étendant entre ces faces, qui la divise entre deux parties principales disposées successivement selon l'axe Z, dites respectivement première partie 135 et deuxième partie 136. Dans le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 3, la fenêtre 134 s'étend sur toute une hauteur de l'âme 131 , cette hauteur étant mesurée transversalement à l'axe Z. Un tel mode de réalisation n'est cependant nullement limitatif de l'invention.

Sur la figure 4, la pièce structurale 13 est représentée dans sa configuration opérationnelle, dans laquelle les éléments 1 1 , 12 sont fixés à la pièce, respectivement contre chacune des faces opposées de l'âme 131 , de telle sorte que les ergots 1 12, 122 s'étendent dans la fenêtre 134, qui est illustrée en pointillés sur la figure, de préférence sur sensiblement toute la hauteur et dans toute l'épaisseur de cette dernière. L'ensemble est disposé de façon telle que chaque ergot 1 12, 122 d'un élément se trouve en correspondance d'une ouverture 123, 1 13 de l'élément opposé. Sur cette figure, seul est visible le premier élément 1 1 , le deuxième élément 12 étant placé dans une disposition similaire contre la face opposée de l'âme.

Les éléments sont en outre disposés de telle sorte que l'axe x d'alignement des ergots soit sensiblement perpendiculaire à l'axe Z. Comme représenté sur la figure 4, chaque élément est disposé de telle sorte que la première série d'orifices de fixation 1 16, 126 se trouve face à la fenêtre 134. La deuxième série d'orifices de fixation 1 17 se trouve quant à elle face à la deuxième partie de l'âme 136. Au niveau de la première partie de l'âme, les plaques 1 1 1 , 121 s'étendent le long des faces 133, sur une longueur suffisante pour assurer un maintien de l'alignement de la première partie 135 et de la deuxième partie 136 de l'âme 131 l'une par rapport à l'autre selon l'axe Z.

La butée 125 présente de préférence une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur de l'âme 131 de la pièce.

La succession d'ergots 1 12, 122 et d'ouvertures 1 13, 123 s'étend sur toute la hauteur de la fenêtre 134 mesurée perpendiculairement à l'axe Z. Dans une telle configuration, le premier élément 1 1 et le deuxième élément 12 sont fixés l'un à l'autre par des moyens de fixation 14 classiques en eux-mêmes, insérés à travers les orifices de fixation respectivement 1 16 pour le premier élément, et 126, 128 pour le deuxième élément, comme illustré sur la figure 5.

Le premier élément 1 1 , le deuxième élément 12 et la deuxième partie de l'âme 136 sont solidarisés les uns aux autres par des moyens de fixation 15 classiques en eux-mêmes, insérés à travers les orifices de fixation respectivement 1 17 et 127 des éléments, et à travers l'âme 131 de la pièce.

Comme représenté sur la figure 5, dans la position d'assemblage du dispositif de dissipation d'énergie sur la pièce, la deuxième partie de l'âme 136 vient en appui par un bord dit interne 137, défini par la fenêtre 134, contre la butée 125 portée par le deuxième élément 12. La première partie de l'âme 135 est quant à elle maintenue espacée des ergots 1 12, 122, et fait face à la face supérieure respectivement 1 120, 1220 de ces derniers.

Lorsqu'un effort brutal en compression est exercé sur la pièce selon l'axe Z jusqu'à rupture, la première partie de l'âme 135 est guidée entre les plaques 1 1 1 , 121 en direction de la zone dite de découpe formée par la succession d'ergots 1 12, 122, comme indiqué en 16 sur la figure. La deuxième partie de l'âme 136 est quant à elle maintenue fixe entre les plaques 1 1 1 , 121 . Son appui contre la butée 125 du deuxième élément 12 diminue avantageusement les efforts de cisaillement appliqués sur les moyens de fixation 15, et les efforts de matage appliqués aux orifices 1 17, 127 de fixation à la deuxième partie de l'âme 136.

La première partie de l'âme 135 est alors découpée en lamelles par les ergots 1 12, 122, qui forment ensemble des ciseaux ou hachoirs, comme illustré de façon schématique sur la figure 6. Cette découpe s'effectue sur toute la hauteur de la fenêtre 134 mesurée perpendiculairement à l'axe Z. Les lamelles ainsi formées sont dégagées par les ouvertures 1 13, 123 des éléments 1 1 , 12, comme indiqué en 17 sur les figures. Ce dégagement est facilité par le fait que chaque ergot 1 12, 122 présente une face supérieure 1 120, 1220 en biais en direction de l'ouverture 123, 1 13 opposée. La forme incurvée de ces faces supérieures assure en outre une découpe douce de l'âme.

Afin de faciliter la découpe, et notamment de diminuer le premier pic d'effort de découpe, les ergots 1 12, 122 peuvent présenter une arête tranchante 1 121 , 1221 en vis-à-vis de la première partie de l'âme 135.

L'angle a formé entre les faces en biais des ergots respectivement 1 12, 122 voisins, de même que la largeur des ergots, mesurée transversalement à l'axe Z, ainsi que le nombre total d'ergots, sont déterminés, selon des calculs du ressort de l'homme du métier, de sorte à régler l'effort de découpe au niveau souhaité, en fonction des caractéristiques structurales de l'âme de la pièce, afin de maximiser la quantité d'énergie dissipée consécutivement au crash. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, cet angle a est compris entre 30 et 120 degrés. La pièce structurale décrite à titre d'exemple en référence aux figures

1 à 8 est configurée de sorte à être apte à assurer une fonction de transfert des charges statiques dans la structure plus globale au sein de laquelle elle est intégrée. Ce transfert de charges statiques s'effectue autour de la fenêtre 134, via les bords tombés 132. Il est d'autant mieux facilité lorsque la structure des bords tombés est conçue à cet effet, notamment lorsque ces derniers sont formés en matériau composite à base de fibres de renfort et composés principalement de plis orientés à 0 degrés (l'âme 1 31 étant généralement quant à elle composée de plis à +/- 45 degrés).

Au-delà d'un certain niveau de chargement en compression selon l'axe Z, correspondant à un événement brutal tel qu'un crash, il est initié localement une rupture de la pièce, dans la zone contenant la fenêtre 134. Cette rupture est contrôlée par des moyens d'initiation locale de rupture portés par la pièce, au niveau des bords tombés 132. Ces moyens peuvent être de tout type classique en lui-même, par exemple une variation locale d'épaisseur, une découpe locale, etc., réalisée sensiblement au droit de la fenêtre 134 sur les bords tombés.

Sous l'effet d'un choc sollicitant la pièce en compression selon l'axe Z, il se produit alors par exemple une rupture locale par flambage des bords tombés 132 au droit de la fenêtre, illustrée en 138 sur la figure 7. La première partie 135 de l'âme 131 est alors guidée entre les plaques 1 1 1 , 121 jusqu'à la zone de découpe formée par les ergots 1 12, 122. Elle y est découpée par ces derniers en lamelles 139, qui sont dégagées par les ouvertures 1 13, 123. Cette découpe de l'âme 131 est avantageusement effectuée de manière symétrique, comme illustré de façon schématique sur la figure 8, sur toute la hauteur de l'âme, mesurée transversalement à l'axe Z, et sur une longueur importante de cette dernière.

Une quantité importante d'énergie délivrée par le choc est ainsi dissipée. Cette dissipation d'énergie est en outre bien maîtrisée, notamment grâce au fait que la découpe de l'âme est réalisée de façon homogène et contrôlée.

L'invention n'exclut pas pour autant d'autres modes de réalisation de la pièce structurale, notamment les modes dans lesquels les plaques 1 1 1 , 121 sont également fixées à la première partie de l'âme 135.

De même, la forme particulière de la pièce 13 telle que décrite ci-avant n'est nullement limitative de l'invention, qui s'applique de façon similaire aux pièces présentant tout autre type de forme.

Un autre exemple de réalisation d'une pièce structurale répondant à la définition de l'invention est représenté sur la figure 10.

Cette pièce est destinée à être substituée, dans une structure plus globale, notamment une structure d'aéronef, à une poutre dite sinus, dont un exemple de réalisation classique en lui-même est montré sur la figure 9.

Une telle poutre sinus 18, classique en elle-même, comporte une âme 181 comprise entre deux semelles 182. L'âme 181 est ondulée de façon à présenter une résistance accrue au flambage selon une direction transversale 183. Une telle poutre ne subit pas de chargements mécaniques statiques et est uniquement destinée à dissiper l'énergie délivrée lors d'un choc la sollicitant en compression selon une direction transversale 183, par une combinaison de modes de rupture : matage par endroits, délaminages et ruptures brutales à d'autres. Si la dissipation d'énergie par une telle poutre est globalement bien maîtrisée, elle n'est cependant pas homogène sur toute la poutre, certaines portions présentant une capacité de dissipation moindre que d'autres.

Une pièce structurale selon un mode de réalisation de l'invention, destinée à être substituée à une poutre sinus dans une structure, est représentée sur la figure 10. Cette pièce 13' comporte une âme 131 ' à faces 133' sensiblement planes, entre deux semelles 132'.

La pièce 13' est pourvue de deux dispositifs de dissipation d'énergie, répondant aux caractéristiques décrites ci-avant en référence aux figures 1 à 8, comportant notamment chacun une paire d'éléments 1 1 , 12 et 1 1 ', 12', seuls les premiers éléments 1 1 , 1 1 ' étant visibles sur la figure 10. L'ensemble est configuré de telle sorte que l'application d'une force sur une semelle 132', dans la direction 19, parallèlement à l'axe Z, entraîne la découpe de la première partie de l'âme par les dispositifs de dissipation d'énergie, dont il découle une dissipation d'une quantité importante d'énergie qui est bien maîtrisée et plus homogène sur l'ensemble de la pièce que dans le cas d'une poutre sinus classique en elle-même.

Une variante d'un dispositif de dissipation d'énergie conforme à l'invention est représentée sur les figures 1 1 et 12.

Ce dispositif de dissipation d'énergie comporte deux éléments identiques 1 1 ", chacun sous forme d'une plaque 1 1 1 " qui présente, sur une zone de préférence centrale, une alternance d'ergots 1 12" et d'ouvertures traversantes 1 13", alignés selon un axe x, comme illustré sur la figure 1 1 .

Les ergots 1 12" présentent une section trapézoïdale et une épaisseur sensiblement constante. Ils s'étendent depuis une face dite interne 1 14" de la plaque 1 1 1 ", sensiblement perpendiculairement à cette dernière. Leur face dite supérieure 1 120" comporte deux pans en biais s'étendant à l'opposé l'un de l'autre, de part et d'autre d'une zone centrale 1 121 ". Les ouvertures 1 13" présentent quant à elles une hauteur supérieure ou égale à la hauteur des ergots 1 12".

La plaque 1 1 1 " est en outre percée d'au moins une série d'orifices traversants dits de fixation 1 16", alignés selon un axe de préférence parallèle à l'axe x, de préférence disposés chacun dans la zone centrale 1 121 " d'un ergot 1 12".

Le dispositif formé de deux éléments 1 1 " identiques est mis en œuvre de manière similaire à ce qu'il a été décrit ci-avant, mais de sorte à permettre la découpe simultanée de chacune des deux parties 135, 136 de l'âme 131 .

Comme indiqué sur la figure 12, un élément 1 1 1 " est disposé contre chacune des faces de l'âme, de sorte à s'étendre le long de chacune des parties 135, 136 de cette dernière. Les deux éléments 1 1 1 " ne sont pas fixés à l'âme, mais uniquement assemblés entre eux, au niveau de la fenêtre 134, par des moyens de fixation 14 insérés à travers les orifices de fixation 1 16" respectifs de chaque élément 1 1 1 ".

Les ergots 1 12" forment ensemble, par leurs deux pans en biais, deux zones de découpe, destinées chacune à la découpe d'une des deux parties de l'âme. Lors d'un choc exercé sur la pièce la sollicitant en compression suivant l'axe Z, chaque partie de l'âme 135, 136 est guidée vers la zone de découpe en vis-à-vis, comme indiqué en 16, 16" sur la figure, et découpée en lamelles, comme indiqué en 17, 17", assurant de la sorte une dissipation d'énergie maximale.

La description ci-avant illustre clairement que par ses différentes caractéristiques et leurs avantages, la présente invention atteint les objectifs qu'elle s'était fixés. En particulier, elle propose une pièce structurale à grande capacité de dissipation de l'énergie délivrée lors d'un choc la sollicitant en compression, cette dissipation d'énergie étant en outre bien maîtrisée et homogène sur toute une surface de la pièce. Ces résultats avantageux sont obtenus y compris dans le cas de pièces à sections ouvertes et faces planes.