Contribution à l'amélioration des méthodes de calcul en fatigue et tolérance aux dommages pour la conception, la justification et la maintenance des avions civils

par Didier Duprat

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de R. BOUDET.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La presente etude s'inscrit dans le cadre des travaux sur la fatigue des structures metalliques des avions civils. La conception, la justification, et la maintenance des structures aeronautiques necessitent l'utilisation de moyens de calculs parfaitement adaptes et fiables pour assurer la securite d'exploitation des avions. Les objectifs sont, d'une part, d'exposer de maniere synthetique et claire les differents modeles et approches utilises, et d'autre part, de proposer des ameliorations portant sur les outils de prevision en fatigue et mecanique de la rupture. Trois themes principaux, choisis pour leur interet industriel, servent de fil conducteur a ce travail de recherche: - concernant la tolerance aux dommages, un programme de maintenance est realise pour les elements structuraux de l'avion susceptibles de poser des problemes en fatigue. Ce programme est caracterise par une date de premiere inspection (seuil de premiere inspection) et des intervalles d'inspection. La reglementation actuelle, guidee par l'advisory circular 25. 571 1a, tolere une determination du seuil sur la base d'une analyse fatigue. Or, l'a. C. 25. 571 1b, en cours de finalisation, demande un calcul en propagation du seuil a partir d'un defaut initial pour certaines configurations geometriques. Apres avoir quantifie les repercussions de ce changement, l'etude propose des perfectionnements des modeles de propagation (prise en compte du comportement petites fissures, integration d'un seuil de non fissuration, propagation dans des zones expansee ou avec interference) et apporte des precisions sur la taille de defaut initial a considerer. - traditionnellement, le calcul en fatigue a l'aerospatiale repose sur l'exploitation de courbes de wohler. L'inconvenient majeur de cette approche (dite globale) est qu'elle necessite pour chaque type de structure et de materiau un nombre important d'essais. En outre, les resultats experimentaux obtenus pour une structure sont difficilement extrapolables a une autre. L'auteur propose une methode de calcul local de l'endommagement sous sollicitation variable uniaxiale. - l'estimation d'une duree de vie en fatigue est actuellement possible pour la plupart des applications rencontrees en aeronautique car elles peuvent etre assimilees le plus souvent a un etat simple de contrainte (traction uniaxiale par exemple). Cependant, le calcul s'avere beaucoup plus complexe si l'etat des contraintes est multiaxial. Il est alors possible de faire appel a des methodes de calcul simplifiees, en ne gardant par exemple que la contrainte principale maximale. Toutefois, ces methodes ne prennent pas en compte la totalite du chargement et ne peuvent predire de maniere fiable une duree de vie. De plus, elles ne sont pas systematiquement conservatives. Un formalisme adapte aux applications aeronautiques, pouvant traiter des sollicitations multiaxiales, est propose dans cette etude. Des essais sous chargement biaxial confirment les estimations de duree de vie


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Informations

  • Détails : [2] f.-301 p

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1996TOU30268
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