Prédiction du comportement d'une réparation structurale collée en escalier : application d'une méthodologie par évaluateurs technologiques

par Ambre Cerisier

Thèse de doctorat en Génie mécanique, mécanique des matériaux

Sous la direction de Francis Collombet et de Laurent Crouzeix.

Soutenue le 07-06-2017

à Toulouse 3 , dans le cadre de École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse) , en partenariat avec Matériaux et Structures Composites [Toulouse] (laboratoire) .

mots clés

• Composite
• Modélisation numérique
• Réparation
• Evaluateurs
• Méthodologie
• Composites
• Aéronautique -- Recherche
• Adhésifs

Résumé

La réparation collée est une problématique d'actualité compte tenu de la part croissante des matériaux composites dans les structures primaires aéronautiques. La littérature ouverte sur le sujet concerne des éprouvettes de taille élémentaire. Ce travail se propose de concevoir un évaluateur technologique représentatif de problématiques de grandes dimensions permettant d'étudier l'influence des procédés d'obtention sur le comportement de l'interface collée d'une réparation structurale en escalier. Afin d'atteindre cet objectif, une grande partie du travail consiste en la mise en place d'une stratégie numérique dite " légère " adaptée à l'étude de structures réparées multi-marches de taille représentative. Ce travail numérique se nourrit d'études préliminaires effectuées sur des éprouvettes élémentaires qui permettent de dégager un indicateur de rupture mixte du film adhésif. Une fois les choix numériques validés, ils sont appliqués pour la conception d'un évaluateur ainsi que d'une cinématique de chargement destinée à solliciter jusqu'à rupture la zone de collage en conditions choisies. L'évaluateur et sa cinématique sont testés grâce à un bâti multiaxial associé à une multi-instrumentation.

mots clés

• Composite
• Numerical modelisation
• Repair
• Evaluators
• Methodology

Titre traduit

Prediction of the behavior of a primary step-lap bonded repair : application of a methodology with technical evaluators

Résumé

Bonded repair is an issue more and more brought to attention in the aeronautical industry due to the rise of composite materials in primary structures. If most studies in the literature are focused on bonded interface on small-sized coupons, this PhD dissertation intends to design a technological evaluator that represents issues due to their wide sizes, which would enable the study of the influence of several processes on the behavior of the bonded interface of a structural step-lap repair. In order to reach this goal, a major part of the work involved the setting up of a numerical strategy, light in CPU time and adapted to the study of a multi-step repaired structure, with representative dimensions. This numerical step is fed by upstream studies, done on coupons, and that lead us to find a mixed failure indicator of the adhesive film. Once the numerical choices validated, they were applied to find the design of a technological evaluator, as well as its loading kinematics, meant to place the latter in a representative industrial situation. They were both tested thanks to a multi axial test machine.