Caractérisation expérimentale et simulation numérique d'impacts de glace à haute vitesse
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
To ensure the safety of passengers in aircraft, many studies have been realised by the aircraft industry in order to do characterize the ice material and simulate ingestion in the aircraft engines of different projectiles. Ice is an example of these projectiles. The framework of this study is this research and we want to characterize the ice at high speed and simulate the impact of ice on a structure. Thus, a brittle material behavior model is proposed, which associate the qualities of modern meshfree methods (SPH) to a elastic damage behavior law with Mazars damage, modified for a use in fact dynamics. Then, a validation of the model is done on concrete cases with the implementation of a Meshfree – Finite Elements coupling in the computer code EUROPLEXUS. Then, the synthesis of various studies and researches available on the ice material allow to resume the current knowledge of the ice material and to show the difficulties. Two experimental campaigns are realised to determine the characteristics of the material, to better define the mechanisms of the behavior of ice at high speed velocity and provide test data relatively close to certification tests conducted by the aircraft industry. The final chapter details the analysis of the impact experiments with ice cubes strike on targets in order to identify the mechanisms involves and validate the numerical model.
Abstract FR:
Afin de garantir la sécurité des voyageurs et des appareils , de nombreuses études ont été financées ces dernières années par l’industrie aéronautique en vue de caractériser expérimentalement puis de simuler numériquement l’ingestion par les moteurs de projectiles en tout genre. La glace est un exemple de ces projectiles susceptibles. Notre travail s’inscrit directement dans ce cadre de recherche, avec l’objectif de caractériser expérimentalement le matériau glace à haute vitesse et de simuler des impacts de glace sur une structure. Ainsi, un modèle de comportement général applicable aux matériaux fragiles est proposé, alliant des méthodes modernes sans alliage (SPH) à une loi de comportement élasto-endommageable avec endommagement de type Mazars, modifiée pour son utilisation en dynamique rapide. Puis, une validation de ce modèle sur le béton est menée grâce à l’implémentation d’un couplage entre formulation Meshfree et éléments finis dans le code de calcul EUROPLEXUS. Puis, la synthèse des divers travaux et recherches existants sur le matériau glace permet de faire le point sur les connaissances actuelles du matériau glace et d’en pointer les faiblesses. Deux campagnes expérimentales permettent de déterminer les paramètres caractéristiques du matériau, de mieux cerner les mécanismes du comportement de la glace à haute vitesse de déformation et de fournir des données d’essai relativement proches de tests de certification réalisés par l’industrie aéronautique. Enfin, le dernier chapitre détaille l’analyse des expériences d’impacts d’un glaçon sur des cibles afin de mettre en évidence les mécanismes mis en jeu et de valider le modèle numérique.