La protection des matériels électroniques embarqués est devenue un enjeu majeur de conception pour assurer la sécurité. On pourra citer en exemples le risque d'incendie des batteries de véhicules automobiles lors d'un crash, ou bien le besoin impérieux du maintien opérationnel de la pile à hydrogène embarquée par un fantassin. Pour limiter la masse de la structure, les industriels s'orientent vers des structures sandwich métalliques à âme cellulaire. Ces structures peuvent s'avérer particulièrement sensibles à l'orientation de la sollicitation en particulier selon le type d'âme utilisé et les interactions existantes entre la peau et l'âme lors d'un impact. Leur conception nécessite l'identification de modèles de comportement et de rupture validés pour des vitesses de déformation d'au moins 100 à 1000 [/s], afin d'obtenir une simulation robuste de leur comportement à l'impact. Les campagnes expérimentales présentes dans la bibliographie permettent de telles identifications à partir d'essais de traction sur éprouvettes entaillées, d'essais bi-axiaux, et d'essais de cisaillement. Mais leur utilisation peut être limitée par une déformation maximale atteignable dans le cas de la flexion ou du cisaillement, ou bien par la vitesse de déformation maximale dans le cas de la traction bi-axiale par exemple. Ces limitations nous conduisent à développer un nouvel essai de torsion plane à même d'identifier le comportement aux grandes déformations et grandes vitesses de déformation. Dans les essais existants de torsion plane, l'éprouvette est immobilisée dans sa partie centrale, par l'application d'un effort de serrage hors plan par un arbre axial. La partie extérieure de l'éprouvette est mise en rotation et une gorge circulaire usinée sur l'éprouvette afin d'assurer une concentration de la déformation sur un diamètre légèrement supérieur à celui de l'encastrement central. Si la littérature existante souligne l'intérêt de cet essai par les hautes valeurs de déformation atteignables, elle montre le manque d'accessibilité au champ de déformation par la présence de l'arbre central de maintien en position, sa limitation aux essais quasi-statiques, et le manque d'efficacité des systèmes d'encastrement central qui limitent le couple transmissible.

Dans le dispositif de torsion plane développé, l'extérieur de l'éprouvette est encastré, et le mouvement de rotation est appliqué à la partie centrale par un arbre de torsion présent d'un seul côté de l'éprouvette, et maintenu par un écrou de serrage sur l'autre face, permettant un accès optique à la totalité de la circonférence sollicitée en cisaillement. Le couple maximal transmissible est de 2000Nm, permettant d'appliquer une contrainte équivalente au sens de Von Mises de l'ordre de 2000MPa pour un rayon de gorge de 23mm et une épaisseur en fond de gorge de 0.5mm, les vitesses de déformation s'échelonnent de 0.001 à 0.1 [/s] et un second dispositif permettra d'atteindre quelques 100 [/s].

Cette présentation illustre les capacités du dispositif de torsion plane développé à partir d'essais réalisés sur différents aciers, d'emboutissage, Dual Phase et inoxydable, ainsi que des alliages d'aluminium. Les résultats obtenus pour différentes géométries de gorge sont comparés et une validation du dispositif est présentée à partir d'essais de cisaillement. Les résultats sont utilisés pour l'identification d'un modèle de comportement anisotrope de type Hill non associé et d'un modèle phénoménologique de rupture de type Mohr Coulomb Modifié.