Contribution à l’étude et à la modélisation du comportement dynamique des emballages
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Date
2012-12-19
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Abstract
Résumé :
Cette thèse présente une étude expérimentale et numérique d’essais de chute libre et de
vibration aléatoire d’emballages en carton ondulé contenant différents calages en mousse. Un
modèle d’homogénéisation efficace pour le carton ondulé a été développé. Dans ce modèle
homogénéisé, le carton ondulé est représenté par une plaque 2D. Au lieu d’utiliser une loi de
comportement locale (reliant les déformations aux contraintes) à chaque point d’intégration,
l’homogénéisation conduit aux rigidités globales (reliant les déformations généralisées aux
forces résultantes) pour la plaque équivalente homogène. Ce modèle a été implémenté dans le
logiciel Abaqus. Le comportement de la mousse a été déterminé expérimentalement et
modélisé avec un modèle de mousse déformable d’Abaqus. Les emballages sont soumis à des
tests de chute libre d’une hauteur donnée sur un sol rigide et des essais de vibration aléatoire
type bruit blanc sur table vibrante. Les résultats numériques obtenus en utilisant la simulation
avec le modèle homogénéisé concordent bien avec les résultats expérimentaux. Nous avons
également montré que la contribution de la caisse en carton ondulé à la réponse au choc et à la
vibration aléatoire ne pouvait pas être négligée dans la conception des calages.
Mots clés :
Abstract
This thesis presents experimental and numerical studies of drop tests and random vibration of
corrugated cardboard packaging containing different foam cushions. An efficient
homogenization model for the corrugated cardboard has been developed. In this homogenized
model, the corrugated cardboard is represented by a 2D plate. Instead of using a local
constitutive law (relating the strains to the stresses) at each material point, the homogenization
gives the global rigidities (relating the generalized strains to the resultant forces) for the
equivalent homogeneous plate. This model was implemented into the FE software Abaqus.
The foam behaviour was experimentally determined and modelled using a crushable foam
model of Abaqus. The packages are tested in free fall from a given height on a rigid floor and
white noise random vibration. The numerical results obtained using the FE simulation with
the homogenized model agree well with the experimental results. We have also shown that
the contribution of the corrugated cardboard box to the shock and random vibration responses
could not be neglected in the design of cushioning package.
Keywords :
homogenization model, orthotropic sandwich plates, torsion rigidity, in-plane shear rigidity,
transverse shear rigidity, drop tests, corrugated cardboard, Finite Element simulation,
cushions foam, random vibration, Power Spectral Density.
Description
Doctorat en Sciences
