Etude des mécanismes de fissuration de joints composite collés et des dispositifs d'arrêt de propagation de fissure

par Pierre Plumel

Projet de thèse en Mécanique

Sous la direction de Julien Jumel et de Calvin Rans.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de Sciences Physiques et de l'Ingénieur , en partenariat avec I2M Institut de Mécanique et d'Ingénierie (laboratoire) et de DuMAS : Durabilité des Matériaux, Assemblages et Structures (equipe de recherche) depuis le 20-11-2018 .


  • Résumé

    Le collage structural est la technologie d'assemblage de référence dans l'industrie des lanceurs spatiaux grâce à son ratio performance mécanique sur masse des éléments de liaison. La difficulté majeure de cette technologie est l'inexistence de technique de contrôle direct de l'adhésion. L'évènement redouté est le défaut d'adhésion, où l'adhésif est en contact avec la pièce mais n'y adhère pas. Pour y parer, ArianeGroup emploie différentes méthodes d'assurance qualité d'un collage. Cependant, il paraît intéressant d'investiguer les avantages potentiels de l'assurance qualité par sécurisation du joint collé en cas de défaillance en tant que moyen technique pouvant contribuer à la réduction des coûts récurrents. D'un point de vue technologique, si les mécanismes d'initiation et de propagation dans la colle et les substrats composite ont été approchés, il paraît encore nécessaire d'affiner leur compréhension et d'y adjoindre les techniques d'arrêt de fissure, en intégrant de récents résultats de recherche. Pour cela, nous nous proposons de mettre en oeuvre une démarche essais / calculs destinée à décrire de façon fine l'endommagement susceptible de se développer dans les liaisons cône/bride. La difficulté de ce travail étant de transposer à des structures composites les outils d'analyse établis dans le cas de matériau plus simples. En particulier l'apparition de décohésions / délaminages dans les substrats composites dans les zones de bords de joint lié à la présence de contraintes triaxiales importantes est insuffisamment bien décrit.

  • Titre traduit

    Study of cracking mechanisms of bonded composite joints and crack propagation / disbond arresting features


  • Résumé

    Structural bonding is the benchmark assembly technology in the space launch industry due to its mechanical mass-to-bond ratio. The major difficulty of this technology is the lack of direct control technique of adhesion. The feared event is the lack of adhesion, where the adhesive is in contact with the piece but does not adhere to it. To counter this, ArianeGroup employs different methods of insurance quality of bonding. However, it seems interesting to investigate the potential benefits of quality assurance by securing the bonded joint in case of failure as a technical means that can contribute to the reduction of recurrent costs. From a technological point of view, if the mechanisms of initiation and propagation in bonding and composite substrates have been approached, it seems still necessary to refine their understanding and to add the techniques of crack arrest, integrating recent research results available. For this, we propose to implement a testing process / calculation approach to describe in a fine way the damage likely to develop in the cone / flange connections. The difficulty of this work is to transpose to composite structures the analysis tools established in the case of simpler materials. In particular the occurrence of decohesions / delaminations in composite substrates in the areas of joint edges related to the presence of large triaxial stresses is insufficiently well described.