Etude des pièces composites à fortes singularités

Sutdy of composite parts with high singularities

• Auteur / Autrice : Sylvain Arki
• Direction : Jean-François Ferrero, Steven Marguet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique, mécanisque des matériaux
• Date : Soutenance le 15/03/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Clément Ader (Toulouse ; 2009-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pliage (travail des métaux)

Industrie aéronautique

Composites

Mots clés libres

Composite

Forme complexe

Double courbure

Endommagement

Rupture

Dépliage

Composite

Complex shape

Double curvature

Damage

Failure

Unfolding

Résumé

Les pièces réalisées en matériaux composites dans l’aéronautique sont souvent soumises à des sollicitations provoquant un dépliage. Afin de lutter contre ce phénomène la géométrie peut être optimisée en utilisant des formes gauches. Cette thèse a pour objectif de développer un modèle de dépliage prédictif basé sur la position locale des fibres afin de mieux comprendre l’impact de la géométrie et du stratifié sur ce type de pièces.Une modélisation du positionnement des torons basée sur des surfaces paramétriques est proposée et ensuite validée expérimentalement. Ce modèle est ensuite utilisé par deux modèles éléments finis, l’un basé sur une approche continue et l’autre basé sur l’approche semi-continue développée par P. Navarro. Ces modèles sont validés sur la base d’essais normalisés.Le modèle semi-continu est enfin comparé à une étude expérimentale faisant apparaître l'effet de la géométrie et du stratifié sur les phénomènes de dépliage. Les résultats expérimentaux montrent un impact significatif des composantes géométriques et matériau sur le phénomène de dépliage tandis que les résultats satisfaisants du modèle numérique permettent de valider l'approche proposée.

Parts made of composite materials in the aeronautics industry are frequently loaded in such a way that they unfold. In order to combat this phenomenon, geometry can be optimized by using freeform shapes. This thesis aims to develop a predictive unfolding model based on the local position of the fibres in order to better understand the impact of geometry and laminate on this type of parts. A modeling of the strand positions based on parametric surfaces is proposed and then experimentally validated. This model is then used by two finite element models, one based on a continuous approach and the other based on the semi-continuous approach developed by P. Navarro. These models are validated on the basis of normalised tests. The semi-continuous model is finally compared to an experimental study showing the effect of geometry and laminate on unfolding phenomena. The experimental results show a significant impact of the geometric and material components on the unfolding phenomenon while the satisfactory results of the numerical model validate the proposed approach.