Interactions entre les défauts d'usinage et la tenue en matage d'assemblages boulonnés en carbone/epoxy

Interaction between drilling defects and bearing behaviour of carbon/epoxy bolted joints

• Auteur / Autrice : Gina Gohorianu
• Direction : Jean-Jacques Barrau, Frédéric Lachaud, Robert Piquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Assemblages à rivets

Stratifiés

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Rupture, Mécanique de la

Assemblages à boulons

Composites -- Fatigue

Défauts

Usinage

Estimation de paramètres

Mots clés libres

Assemblages boulonnés

Défauts de perçage

Endommagement par matage

Modèle éléments finis 3D

Résumé

L'objectif de cette étude est d'établir l'influence des défauts de perçage sur la tenue en matage d'assemblages boulonnés en carbone/époxy. La première partie de l'étude montre l'influence des conditions de perçage sur la taille et la forme des défauts créés au sein de stratifiés carbone/époxy quasi-isotropes. Pour toutes les conditions de perçage testées, l'augmentation de la vitesse d'avance génère l'accroissement des défauts (délaminages, arrachement de fibres et de matrice, défauts de circularité. . . ). Dans la deuxième partie, des essais de traction quasi-statiques ont été réalisés sur des assemblages boulonnés hybrides (métal/composite/métal). Les différentes configurations testées ont montré que les défauts de perçage peuvent diminuer de manière significative la résistance en matage des stratifiés sollicités au sein d'assemblages avec et sans serrage. Les résultats expérimentaux ont également mis en évidence le fait que l'effort de serrage permet d'améliorer considérablement la résistance en matage des composites stratifiés. Les observations microscopiques ont permis de décrire le mécanisme d'endommagement par matage comme un phénomène gouverné par des micro-flambements de fibres, des fissurations matricielles et des délaminages. Un critère de rupture en matage basé sur la rupture en compression sens fibres a été proposé. La dernière partie de l'étude concerne la modélisation 3D par éléments finis des assemblages boulonnés avec et sans serrage.

The aim of this study is to show the relationship between drilling defects and bearing behaviour of carbon/epoxy bolted joints. The first part of the study shows the effects of drilling conditions on the size and the shape of defects generated in carbon/epoxy quasi-isotropic laminates. For all the drilling conditions tested, higher feed speed increases the size of defects (delaminations, chip-out of fibres and matrix, circularity defects. . . ). In the second part, quasi-static tensile tests were performed on hybrid bolted joints (metal/composite/metal). Various test configurations showed that drilling defects can significantly reduce the bearing strengths of bolt-loaded and pin-loaded laminates. Experimental results also showed that the bolt clamping force considerably increases the bearing strength of composite laminates. From microscopic observations it was found that bearing damage mechanism is governed by fiber micro-buckling, matrix cracking and delaminations. A bearing failure criterion based on fibres compressive failure has been proposed. The last part of the study presents the 3D finite elements modelling of composite bolt-loaded and pin-loaded joints.