Conception d'une structure travaillante en materiaux composites et etude de ses liaisons

par FRANCOIS CERISIER

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de MICHEL GREDIAC.

Soutenue en 1998

à SAINT ETIENNE .

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  • Résumé

    Ce travail concerne la conception d'une transmission de locomotive en materiaux composites ainsi que l'etude des liaisons boulonnees permettant d'integrer cette structure a son environnement. L'objectif principal de la conception est d'obtenir, grace aux proprietes mecaniques specifiques des composites, une piece simple conduisant a une reduction des masses non suspendues dans les bogies moteurs. Le materiau, l'orientation des fibres et la geometrie ont ete choisis afin que cette piece puisse remplir les memes fonctions que celles de la solution actuelle. Des essais de caracterisation ont permis d'evaluer les proprietes mecaniques du materiau, un tissu de verre noye dans une resine epoxyde. Le detail de la geometrie a ete optimise en utilisant un code de calcul par elements finis. Les differentes rigidites et les coefficients de securite ont ete estimes dans le cas le plus defavorable. Les resultats en terme de rigidites ont ete valides par differents essais realises sur un premier prototype. La solution possible pour fixer la transmission a son environnement est un assemblage boulonne. L'etude de ce type de liaison sur piece en materiaux composites a ete abordee. Cette etude est basee sur une forte complementarite entre essais et calculs. Dans un premier temps, un travail experimental a permis de mieux comprendre le comportement des liaisons boulonnees sur pieces en materiaux composites. Ces essais ont mis en avant la forte influence de certains parametres, notamment le jeu, sur la force a rupture. Dans un deuxieme temps, une etude numerique visant a modeliser le comportement des liaisons boulonnees avec jeu a ete conduite. L'objectif de cette etude etait de developper un modele elements finis permettant de calculer les contraintes autour du trou pour arriver a terme a un modele capable de predire la resistance des liaisons sur pieces en composites. Differents moyens de validation ont ete mis en oeuvre pour s'assurer que la repartition des deformations corresponde a la realite. Ce travail a permis de montrer la necessite de prendre en compte le contact avec frottement ainsi que la non-linearite de comportement du composite en cisaillement. Pour finir, une analyse des contraintes conduit a une bonne evaluation des efforts a rupture pour differentes valeurs du jeu.


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Informations

  • Détails : 165 p.
  • Annexes : 52 ref.

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  • Bibliothèque : Université Jean Monnet. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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