Etude expérimentale et numérique du procédé d'assemblage par fixations aveugles dans des structures composites

par Louis Adam

Thèse de doctorat en Génie Mécanique, Mécanique des Matériaux

Sous la direction de Alain Daidié et de Bruno Castanié.

Le président du jury était Nicolas Perry.

Le jury était composé de Alain Daidié, Bruno Castanié, Elodie Bonhomme.

Les rapporteurs étaient Laurent Champaney, Abdellatif Imad.


  • Résumé

    Dans une démarche de « Virtual Testing » au sein du projet européen MAAXIMUS, cettethèse se focalise sur l’étude de fixations aveugles aéronautiques au sein d’assemblages composites.Par le biais d’une étude expérimentale et numérique, le comportement mécaniquede plusieurs références de fixations est étudié sous différentes sollicitations (traction statiqueet fatigue, simple cisaillement, pull-through). Les principaux facteurs influents sontainsi dégagés. L’installation d’un type de fixation pris comme référence est correctementreproduite en simulation grâce à l’utilisation de lois matériau élastoplastiques et de critèresd’endommagement. Le comportement hors-plan de stratifiés est modélisé en faisant appelà l’alliance d’éléments volumiques et cohésifs, permettant de reproduire le scénariod’endommagement, et en particulier le couplage fissuration/délaminage. Cette démarchepourrait être élargie aux autres fixations étudiées et au Virtual Testing d’assemblages. Lesessais numériques permettraient de réduire considérablement le coût de développementdes fixations aveugles et seraient un outil essentiel pour leur optimisation

  • Titre traduit

    Experimental and numerical study of blind fasteners into composite structures


  • Résumé

    In the frame of the European project MAAXIMUS, aiming at decreasing the developmenttime and cost of a highly-optimized composite fuselage, this thesis focuses on “VirtualTesting”, applied to aeronautical blind fasteners into composite structures. Thanks toan experimental and numerical study, the mechanical behaviour of several fasteners havebeen studied under several loading cases (static and fatigue tensile tests, lap joint shearand pull-through tests), pointing out the main influential parameters. The numerical analysisof the installation is performed on one reference, being assumed that the method canbe enlarged to other fasteners. Installation sequence is well foreseen, both qualitatively (interms of sleeve shape and impact on the assembly) and quantitatively (in terms of preloadand influence of the grip). Out-of-plane behaviour of laminates is simulated, thanks to advanceddamage modelling using cohesive elements to account for the coupling betweenmatrix cracking and delamination. Damage scenario and structural failure are well foreseen,increasing existing knowledge on this type of loading. The combination of installationmodel and out-of-plane laminate modelling can now enable application of Virtual Testingon other mechanical tests to reduce development costs. Optimisation of blind fasteners is asecond path of study that could lead to a great decrease of assembly time by an increasedautomation


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2011 par INSA à Toulouse

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Informations

  • Sous le titre : Etude expérimentale et numérique du procédé d'assemblage par fixations aveugles dans des structures composites
  • Détails : 1 vol. (169 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 153-158
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