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Thèse soutenue

Contribution a la caractérisation numérique et expérimentale d'assemblages structuraux rivetés sous sollicitation dynamique

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Auteur / Autrice : Bertrand Langrand
Direction : Pascal Drazetic
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Valenciennes

Résumé

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Dans le cadre de la conception des structures aéronautiques et de la modélisation de leur tenue mécanique, la représentation des comportements non linéaires locaux conduisant à la rupture est nécessaire et notamment ceux des liaisons. Ainsi en situation de crash survivable, les liaisons sont soumises à des charges dynamiques qui peuvent conduire à la rupture et à la désarticulation. Pour caractériser la tenue au crash des assemblages rivetés, une méthodologie dite de plans d'expérience numériques est proposée ; son intérêt est de limiter le cout des procédures expérimentales. Fondée sur les techniques de modélisation par éléments finis et d'optimisation par méthode inverse, la méthode repose sur la détermination des paramètres du comportement non linéaire et à la rupture des matériaux constitutifs de la liaison rivetée. Le développement de l'outil informatique d'optimisation est présenté dans la première partie du mémoire. Les modèles de comportement de deux alliages d'aluminium composant l'assemblage sont identifiés grâce à l'optimiseur. Ils seront utilisés pour mener les simulations de différents essais effectués sur les assemblages. L'évaluation des contraintes et des déformations résiduelles dues au procédé de rivetage est abordée dans la deuxième partie. Les mécanismes de mise en forme des rivets sont analyses expérimentalement. Des simulations sont d'autre part entreprises à l'aide du code de calcul explicite pam-solid#t#m, afin d'introduire, une fois validées, les contraintes et les déformations résiduelles post-rivetage dans le calcul de la tenue mécanique de l'assemblage. La faisabilité des plans d'expérience numériques est démontrée dans la troisième partie. Les paramètres d'endommagement du modèle de Gurson sont identifiés par méthode inverse pour les deux matériaux composant l'assemblage. La qualité de l'ensemble des résultats obtenus permet notamment d'envisager l'emploi de l'outil de simulation dans le cadre de la caractérisation de modèles équivalents macroscopiques du rivet. Ces techniques de modélisation simplifiée des liaisons sont abordées dans la dernière partie. Un critère de rupture de la liaison est caractérisé par l'expérience à l'aide du dispositif Arcan et par plan d'expérience numérique. Un nouveau modèle non linéaire de la liaison est développé dans le code de calcul pam-solid#t#m et ses paramètres identifiés. L'ensemble des résultats obtenus est finalement appliqué à la simulation de l'écrasement d'une structure comportant 700 rivets.