Contribution à l'analyse expérimentale et théorique des ruptures de structures composites en post-flambement par décollement de raidisseurs

par Julien Bertolini

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Jean-Jacques Barrau et de Bruno Castanié.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les lisses des avions de nouvelle génération seront collées (collage ou co-cuisson) à la peau de fuselage. L'objectif de ce travail est d'étudier les liaisons entre les raidisseurs et la peau afin d'assurer le transfert des efforts durablement en particulier dans les phases de post-flambement des structures. Dans un premier temps, une campagne d'essais est menée sur des assemblages " peau/semelles de raidisseurs ". L'influence de la température, du vieillissement ainsi que le comportement en fatigue sont étudiés. Des modèles numériques industrialisables sont mis en place et montrent qu'ils permettent de corréler de façon satisfaisante les résultats d'essais à la fois en statique et en fatigue. Dans un deuxième temps, des essais de flexion trois et quatre points portant sur des assemblages " peau/raidisseurs complets " permettent de dégager les spécificités relatives aux raidisseurs en forme d'oméga ainsi que l'influence des coins de résine liés au mode de fabrication. Des essais spécifiques de flexion sept points montrent les effets de la flexion bi-axiale rencontrée dans les phases de post-flambement des structures. Des études numériques complètent l'analyse et valident les critères de décollement au niveau structural. Une approche " global/local " permettant de diminuer de façon considérable les temps de calcul est ensuite proposée et validée. Pour finir, deux études portant sur des essais de post-flambement sur des panneaux raidis en compression et cisaillement sont effectuées. L'analyse de ces essais permet de valider l'ensemble des méthodes développées au cours de l'étude et de tirer les principales conclusions.

  • Titre traduit

    Contribution to the experimental and analytical analyze of composite structure failures in postbuckling due to stringer debondings


  • Résumé

    For composite fuselage applications, stringers will be bonded to the skin. The aim of this work is to study skin to stringers attachments in order to ensure load transfers mainly during post-buckling phases and taking into account environmental effects and fatigue. Firstly, a test campaign was launched on "skin/stringer flanges". Influences of temperature, ageing and fatigue behaviour have been studied. Numerical models adapted to industrial requirements have been set up and allow a good correlation between tests and calculations in fatigue and static. Secondly, three and four points bending tests on "skin/full stringers" assemblies were performed and demonstrated the particularities of omega stringers and the influence of resin fillets linked to the manufacturing process. Furthermore, specific seven points bending tests show effects of biaxial bending observed during post-buckling phases. For all the tests performed, numerical studies allow the validation of the debonding criterion previously developed and a global/local approach is proposed at structural level. Finally, two stiffened panels were tested in compression and shear. The post-buckling behaviour is studied and allows the validation of the methods developed during the study and provides the main conclusions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (251 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 222-231

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008TOU30032
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