Modélisation du comportement thermomécanique d'une structure composite aéronautique

Modeling the thermomechanical behavior of an aeronautical composite structure

• Auteur / Autrice : Jawad Naciri
• Direction : Christophe Bouvet, Léon Ratsifandrihana
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie mécanique, mécanique des matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 19/02/2024
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICA - Institut Clément Ader
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : MSC - Matériaux et Structures Composites

Mots clés

Mots clés libres

Composite

Thermomécanique

Thermographie infrarouge

Endommagement

Structure aéronautique

Modèle par éléments finis

Composite

Thermomechanics

Infrared thermography

Damage

Aeronautical structure

Finite element model

Résumé

Cette thèse vise à développer la modélisation du comportement thermomécanique d'une structure composite aéronautique pour fiabiliser l'outil d'aide à la décision DPM. Les études se concentrent sur des essais coupons significatifs, visant à mieux définir le domaine d'application du DPM en réduisant la complexité et le nombre de paramètres matériau. Une étude importante, basée sur des essais expérimentaux tels que traction, flexion, compression, plaques trouées, plaques entaillées, assemblages, et dépliage de cornières, est prévue pour tester et valider le DPM sur diverses sollicitations. Pour améliorer le dialogue entre essais et calculs, des essais seront réalisés avec une instrumentation approfondie, utilisant la corrélation d'images numériques et la thermographie infrarouge pour enrichir la corrélation du modèle avec les essais. Une version thermomécanique du DPM sera développée pour intégrer le comportement thermomécanique du composite, améliorant ainsi le dialogue entre les données d'essais et les champs thermiques du modèle. Une fois le DPM fiabilisé, une étude paramétrique des coefficients matériau sera réalisée pour comprendre leurs effets sur le comportement thermomécanique et sur l'ensemble des essais. L'objectif est de simplifier le modèle en éliminant les paramètres peu significatifs et d'identifier les essais où ces paramètres ont le plus d'impact, en vue de préparer une méthode d'identification industrielle de ces paramètres.

This thesis aims to develop the modeling of the thermomechanical behavior of an aeronautical composite structure to enhance the reliability of the decision support tool DPM. The studies focus on significant coupon tests to better define the DPM's application domain by reducing material parameters' complexity and number. An extensive study, based on experimental tests such as tension, bending, compression, perforated plates, notched plates, assemblies, and angle unfolding, is planned to test and validate the DPM under various solicitations. To improve the dialogue between tests and calculations, tests will be conducted with extensive instrumentation, utilizing digital image correlation and infrared thermography to enhance the model correlation with tests. A thermomechanical version of the DPM will be developed to incorporate the composite's thermomechanical behavior, thereby improving the dialogue between test data and thermal fields obtained by the model. Once the DPM is validated based on these tests, a parametric study of material coefficients will be conducted to better understand their effects on thermomechanical behavior and the entire test base. The goal is twofold: to simplify the model by eliminating less significant material parameters and to identify the tests where these parameters have the most significant impact, preparing for an industrial method of parameter identification.