Stratégie d'élaboration, d'identification et optimisation d'un modèle de connecteur pour la simulation d'assemblages boulonnés

Strategy for the development, identification and optimization of a connector model for the simulation of assemblies bolted

• Auteur / Autrice : Richard Verwaerde
• Direction : Pierre-Alain Boucard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance le 13/11/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1975-2021)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Dion
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Alain Boucard, Alain Daidié, Laurent Gornet, Ida Raoult, Pierre-Alain Guidault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Daidié, Laurent Gornet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Assemblages à boulons

Simulation

Éléments finis, Méthode des

Connecteurs électriques

Mots clés libres

Connecteur

Éléments finis

Simulation

Assemblages boulonnés

Connector

Finite elements

Simulation

Bolted assemblies

Résumé

Le besoin d’être compétitif pousse de plus en plus les industriels à se tourner vers des outils de simulation numérique pour réaliser l’optimisation de leurs produits, afin de réduire fortement les temps et les coûts de développement. Cette démarche reste malgré tout très gourmande en temps de calcul, surtout dans le cadre non linéaire, puisque le processus d’optimisation peut conduire à de nombreuses évaluations du modèle numérique. L'optimisation des assemblages boulonnés pour des chargements complexes et divers nécessite des stratégies de conception élaborées permettant une prise en compte fine des phénomènes spécifiques mis en jeu au sein des liaisons. La simulation des assemblages comportant un grand nombre de liaisons boulonnés modélisées finement reste difficile d'accès, et l'on cherche à remplacer ces descriptions fines par des modèles à la fois simplifiés et pertinents. Dans ce contexte, ces travaux proposent une méthode de séparation des différents phénomènes survenant au voisinage des liaisons boulonnées et permettent de formuler un modèle de connecteur robuste. Son implémentation dans ABAQUS a permis de comparer ses performances aux modèles existants. Les faibles écarts entre ces modèles couplés aux gains importants observés en terme de temps CPU soulignent l’excellent compromis temps de calcul/qualité des résultats obtenu.

The need to be competitive is increasingly pushing manufacturers to turn to digital simulation tools to optimize their products, in order to significantly reduce development time and costs. However, this approach is still very time-consuming, especially in non-linear applications, since the optimization process can lead to numerous evaluations of the numerical model. The optimization of bolted assemblies for complex and diverse loads requires elaborate design strategies that take into account the specific phenomena involved in the connections. A simulation of assemblies with a large number of finely modelled bolted connections remains difficult to perform, and attempts are being made to replace these fine descriptions with models that are both simplified and relevant. In this context, this work proposes a method for separating the different phenomena occurring in the vicinity of bolted connections and allows the formulation of a robust connector model. Its implementation in ABAQUS has allowed to compare its performance with existing models. The small differences between these models coupled with the significant savings observed in terms of CPU time underline the excellent compromise between computation time and quality of the results obtained.