Optimisation d'un procédé d'assemblage de préformes composites par modélisation éléments finis avec application à la réalisation industrielle d'éléments profilés T ou H

par Mathieu Piana

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Jean-Marie Castelain.

Soutenue en 2008

à Valenciennes .


  • Résumé

    Cette thèse industrielle porte sur l’optimisation du renforcement d’une jonction de préformes dans une structure RTM. L’étude couvre à la fois l’analyse par éléments finis et des validations expérimentales. Le modèle de structure à la base des recherches est un profilé composite carbone/époxy en Té dont la jonction est renforcée grâce au procédé de piquage O3S® (one single side stitching) breveté par EADS. Le comportement de ce profilé est étudié sous un chargement mécanique élémentaire de traction (ou ‘’arrachement’) et de cisaillement. Le problème a été modélisé de façon macroscopique à l’aide de la méthode des éléments finis sous des hypothèses de linéarité, d’isotropie ou d’orthotropie, et de déformation plane. Un critère de rupture a été associé afin de prévoir le premier délaminage dans la structure. Des essais mécaniques ont permis de quantifier la tenue mécanique des structures RTM et de l’optimiser par la modélisation. L’étude s’est déroulée en trois étapes : Caractérisation des moyens de fabrication développés spécialement pour les recherches ainsi que de l’influence des paramètres de renforcement de la jonction ; Étude comparative de trois arrangements des préformes constitutives du Té (dits ‘’drapages’’) et proposition d’amélioration du motif de piquage. Un concept de drapage optimal et une amélioration du motif de piquage sont identifiés ; La jonction optimale (choix du ‘’drapage’’ et du motif de piquage) est optimisée par modélisation puis validée par essais mécaniques. Ces travaux ont conduit à une amélioration significative de la tenue mécanique par rapport à l’état de l‘art tout en conservant un coût de production sensiblement équivalent

  • Titre traduit

    Optimization of composite preform assembly process by the finite element analysis with application to T-joints or H-joints manufacture


  • Résumé

    This thesis is dedicated to the optimization of RTM preforms junction reinforcement. The study deals with both finite element analysis (FEA) and experimentation. The basis for this research is a carbon/epoxy Tee-profile with a junction reinforced by the O3S® stitching process (one single side stitching), patented by EADS. The behaviour of such a Tee-beam was studied under elementary tensile and shear loadings. The problem was idealized macroscopically by the finite element method under linear and plane strain conditions, with isotropic or orthotropic behavior. An Interlaminar failure criterion was used in order to predict the first delamination in the structure. Mechanical tests were carried out to quantify the mechanical resistance of the RTM structures while FEA was used to optimize it. The study was organized in three steps : Characterization of the manufacturing process and tool developed specifically for this research project as well as the parameters influencing the strength of the assembly ; Comparative study of three different stacking sequences for the Tee preforms (or “draping”) and stitching pattern enhancement proposals. An optimal preform configuration and an improvement of the stitching pattern were identified ; Optimization of the identified concept by FEA and validation by mechanical experimentations. Compared to the state of art, this study lead to a significant improvement of the mechanical strength of preforms assembly for an equivalent production cost

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Informations

  • Détails : 1 vol. (288 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en janvier 2013
  • Annexes : Bibliogr. p. 233-239

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Polytechnique Hauts-de-France. Service commun de la documentation. Site du Mont Houy.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 900490 TH
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