Étude des assemblages collés sous choc - Propriétés mécaniques après choc laser

Study of bonded assemblies under impact - Mechanical properties after laser-induced shock waves

• Auteur / Autrice : Gilles Tahan
• Direction : David Thévenet, Michel Arrigoni, Pierre Bidaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Soutenance le 13/12/2018
• Etablissement(s) : Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Engie Ineo Défense
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Sangleboeuf
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Lauro, Frédéric Dau, Jean-François Ferrero
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Froustey, Michel Boustie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Modèles mathématiques

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Essais dynamiques

Propriétés mécaniques

Impact

Ondes de choc

Interactions laser-matière

Assemblages collés

Composites

Mots clés libres

Assemblage collé

Choc laser

Propriétés mécaniques

Essai Arcan

Modélisation

Simulation par ordinateur

Bonded assemblies

Laser induced shock wave

Mechanical properties

Arcan test

Modeling

Computer simulation

Résumé

L’étude présentée s’inscrit dans la suite de travaux effectués lors de différents projets au sein de différents laboratoires concernant le développement d’un essai d’adhésion par choc laser. Le but est de développer une méthode d’évaluation des propriétés mécaniques après choc laser d’un assemblage collé. Il ne s’agira donc pas d’évaluer un niveau d’adhésion à l’aide du choc laser, mais de considérer et d’évaluer l’influence éventuelle d’un choc laser sur les propriétés mécaniques d’un assemblage. Cette étude ne concerne donc que des assemblages sains dont il conviendra d’évaluer les propriétés mécaniques avant et après choc, pour différentes amplitudes dans la gamme de pression usuelle de la méthode LASAT (LASer Adhesion Test). Cette caractérisation d’assemblages passe par le choix d’une méthode adaptée aux joints de colle, capable de prendre en compte les spécificités liées à la géométrie du substrat, mais aussi de générer un champ de contraintes souhaité. La méthode retenue est l’essai mécanique ARCAN, capable d’évaluer la tenue d’un assemblage collé sous sollicitations quasi-statiques, en traction, en cisaillement ou mixtes. En outre, l’essai ARCAN permet l’identification de lois de comportements des joints de colle. De même, il est possible de caractériser les lamelles composites dans leur comportement hors plan. Ce travail a été réalisé à l’Institut de recherche Dupuy de Lôme (IRDL), sur le site de l’ENSTA Bretagne (Brest), en partenariat avec Engie Ineo dont l’activité, la construction de radômes en matériaux composites, est concernée par les questions de contrôle des assemblages collés. Ces travaux ont aussi été l’occasion d’une collaboration avec le CEA DAM DIF qui a mis à disposition le code de simulation d’interaction laser - matière ESTHER.

The study presented follows on from the work carried out during different projects in different laboratories concerning the development of a laser shock adhesion test. The goal is to develop a method for evaluating the mechanical properties after laser impact of a bonded assembly. It will therefore not be a question of evaluating a level of adhesion using laser shock, but of considering and evaluating the possible influence of a laser shock on the mechanical properties of an assembly. This study therefore only concerns healthy assemblies, the mechanical properties of which should be evaluated before and after impact, for different amplitudes in the usual pressure range of the LASAT method (LASer Adhesion Test). This characterization of assemblies involves the choice of a method suitable for adhesive joints, capable of taking into account the specificities linked to the geometry of the substrate, but also of generating a desired stress field. The method adopted is the ARCAN mechanical test, capable of evaluating the resistance of a bonded assembly under quasi-static stresses, in tension, in shear or mixed. In addition, the ARCAN test allows the identification of behavioral laws of adhesive joints. Likewise, it is possible to characterize the composite lamellae in their out-of-plane behavior. This work was carried out at Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL), on ENSTA Bretagne site (Brest), in partnership with Engie Ineo whose activity, the construction of radomes in composite materials, is concerned with questions of control of bonded assemblies. This work was also the occasion of a collaboration with the CEA DAM DIF which made available ESTHER laser - material interaction simulation code.