Étude en tolérance aux dommages des joints de colle sur les bords d’attaques d’hélicoptères. Cas de défauts sollicités en modes I et II, en statique et fatigue dans différentes conditions environnementales

Damage tolerance analysis of bonded joints on helicopter’s blade leading edge. Study of defaults solicited in mode I and II, in static and fatigue in different environmental conditions

• Auteur / Autrice : Georges Zambelis
• Direction : Imad Tawfiq, Tony Da Silva Botelho, Olga Klinkova
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des matériaux
• Date : Soutenance le 28/11/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Quartz (Saint-Ouen, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : CentraleSupélec (2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Jacquemin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ziad Moumni, Philippe Vidal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Renard, Mohamed Ichchou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites -- Fatigue

Conception et construction

Hélicoptères

Adhésifs

Mots clés libres

Adhésifs

Mécanique

Rupture

Fatigue

DCB

ENF

Adhesives

Mechanics

Fracture

Fatigue

DCB

ENF

Résumé

Cette thèse concerne l'analyse de propagation de dommages dans une structure hybride métal/composite assemblée par collage structural. L'approche choisie est basée sur l'identification expérimentale du taux de restitution d'énergie, G, pour une sollicitation en mode I et II. L'éprouvette de type DCB (Double Cantilever Beam), qui a d’abord été adaptée pour être représentative de la structure hybride, permet de construire la R-Curve (évolution de G en fonction de la longueur de fissure, a) et d'étudier la cinétique de propagation de fissure sous sollicitations dynamiques. La même étude a été portée sur l’éprouvette ENF (End Notched Flexure). Une machine d’essais a été créée afin de réaliser les essais quasi-statiques et dynamiques. Un caisson thermique a été conçu pour faire des essais en température et regarder son impact sur les propriétés de la mécanique de rupture des adhésifs. L'originalité de ce travail est le pilotage des essais dynamiques à ΔG imposé, ce qui permet de s'affranchir de la dépendance de G à la longueur du dommage pour le mode I.Les résultats obtenus mettent en évidence les variations des vitesses de propagation (da/dN) à différentes conditions environnementales en mode I et II sur des assemblages composite/métal collés.

This thesis explains the analysis of damage propagation in a metallic/composite hybrid structure, assembled with structural adhesives. The chosen approach is based on the experimental identification of the energies release rates for a solicitation in mode I and II. The DCB (Double Cantilever Beam) specimen, which design was first adapted in order to adequately represent the hybrid structure, allows the construction of the R-Curve (evolution of G versus the crack length, a) and the study of the crack speed propagation under dynamic solicitations. The same study was carried out on the ENF specimen (End Notched Flexure).A testing machine was created in order to perform quasi-static and dynamic tests. A thermal chamber was designed to carry out temperature tests and observe the impact of the latter on the fracture mechanics properties of the adhesives. Performing dynamic tests with an imposed ΔG, which allows one to overcome the dependence of G to the damage length in mode I, is what makes this work original.The obtained results highlight the variation of the speed propagation in different environmental conditions, for mode I and II, on composite/metal bonded assemblies.