Simulation numérique du soudage laser de structures aéronautiques

Numerical simulation of laser welding of aeronautical structures

• Auteur / Autrice : Claudie Darcourt
• Direction : Jean-Marc Roelandt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aéronautique -- Instruments

Soudage laser

Soudage

Simulation par ordinateur

Résumé

L'objectif de ces travaux est d'utiliser la simulation numérique afin de pouvoir déterminer les distorsions résiduelles des panneaux de fuselage. Afin de répondre au problème de la modélisation de ces grandes structures minces (en Té), une méthode locale/globale est proposée. Elle consiste, dans un premier temps, à réaliser un calcul thermo-mécanique non-linéaire sur un modèle local en éléments de volume. Un modèle de coque local équivalent est alors construit en s'assurant qu'il présente les mêmes distorsions que le modèle local précédent. La réponse de la structure globale est ensuite obtenue par recopie des champs de contraintes du modèle local équivalent en coques sur un modèle global en coques et par équilibre élastique de la pièce. Chaque étape de la méthode est validée par des essais de soudage expérimentaux. La structure globale est un panneau soudé à trois raidisseurs. La comparaison des flèches résiduelles entre la simulation et l'expérience fournit des résultats très satisfaisants.

The objectif of this work is to use numerical simulation to predict residual distortions of fuselage panels. A local/global method is proposed in order to answer to this problem of large thin stuctures modelisation (with T-jonctions). It consists, in a first lime, in carrying a non-linear thermo-mechanical analysis on a 3D local mode!. An equivalent local shell model is built inssuring there are the same distorsions as the 3D model one. The global structure response is then given by copying the stress fields from the equivalent local shell model to the global shell model and by the workpiece elastic equilibrium. Each step of this method has been validated by experimental welding tests. The global structure represents a welded panel with three stiffeners. The comparison of the residual curvature between simulation and experiement gives very good results.