Super-élément fini de tôles rivetées pour le calcul des structures

Super-element for riveted plates in structural computations

• Auteur / Autrice : Claire Hennuyer
• Direction : Eric Markiewicz, Bertrand Langrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 24/06/2015
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-...) - Office national d'études et de recherches aérospatiales (France). Département Aéroélasticité et dynamique des structures (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Alain Combescure
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Markiewicz, Bertrand Langrand, Nicolas Moës, Jean-Philippe Ponthot, Nicolas Leconte, Johann Rannou
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Moës, Jean-Philippe Ponthot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rupture, Mécanique de la

Aéronautique

Éléments finis, Méthode des

Constructions, Théorie des

Assemblages à rivets

Mots clés libres

Modélisation des assemblages rivetés

Calculs de structures

Super-Élément perforé

Interaction.

Riveted assembly modeling

Full-Scale structural computations

Perforated super-Element

Interaction.

Résumé

La thèse s’inscrit dans un axe de recherche visant à améliorer l’analyse par éléments finis (EF) des structures aéronautiques soumises au crash et à l’impact. L’étude s’intéresse, en particulier, à la modélisation des assemblages rivetés dans les calculs de structures, qui sont des zones de concentrations de contraintes propices à l’initiation de ruptures. Si la rupture de la fixation est maîtrisée, les modes de rupture dus aux perforations sont, quant à eux, difficiles à simuler dans un calcul sur structure complète. Afin de prendre en compte avec précision l’influence des perforations sur la réponse mécanique de telles structures, un super-élément perforé à 8 nœuds a été formulé lors d’une précédente thèse. Cependant, sa frontière interne est analytique et libre de chargement, ce qui rend difficile la connexion avec un élément rivet, et donc la modélisation de l’assemblage. L’étude proposée ici consiste donc à développer un super-élément perforé qui soit capable de tenir compte de l’influence de la perforation sur les champs mécaniques, d’une part, et qui soit formulé de façon à rendre possible l’interaction avec un macro-élément rivet, d’autre part.

The thesis is made in a context which consists in improving the finite element (FE) analysis of full-scale aircraft structures subjected to crash and impact loadings. The study is focused, in particular, on the rivetedassemblies modeling in structural computations, which are stress concentrations areas where ruptures initiation can occur. If the fastener rupture is mastered, the rupture modes due to perforations are, however, difficult to simulate in a complete structure computation. In order to accurately take into account the perforations influence on the mechanical response of such structures, a perforated super-element featuring 8 nodes have been formulated in a previous thesis. Nevertheless, its internal boundary is analytic and free of loads, which makes difficult the connection with a rivet element, and consequently the assembly modeling. The study proposed here consists in the developement of a perforated super-element which is, on the one hand, able to take into account the perforation influence on the mechanical fields, and which is, on the other hand, formulated such as the interaction with a rivet macro-element is possible.