Comportement statique et dynamique d'assemblages collés de composites stratifiés
Institution:
DijonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Adhesive bonding of composite materials has undeniable advantages compared to other joining techniques such as bolting or riveting. However, the main difficulty encountered in this case is to accurately predict the failure level and failure mode of these joints. The behaviour of single lap adhesively bonded joint of carbon/epoxy laminates is then investigated under both static and dynamic loading. The development of a specific test device, from an existing falling weight machine, allows testing the joints under impact in tension, at velocities up to 4 m/s. Accordingly, an impact tension assembly is designed and instrumented. A user interface is created in order to control the machine, acquire the signals and process the data. On the basis of these experiments, the objective is to investigate the influence of laminates local parameters (ply orientations at the interfaces) and global parameters (in-plane and bending stiffness) on the joints behaviour. The suggested method is to separate these parameters when designing the laminates. It has been made possible thanks to the design methods developed at the laboratory. Two quasi-isotropic quasi-homogeneous laminates thus allow emphasizing the influence of local parameters, whereas two orthotropic laminates (the first one orthotropic in membrane isotropic in bending, and the second one orthotropic in bending isotropic in membrane) are used to study the global parameters. Finally, results from static and impact tests are compared in order to assess the joints rate sensitivity.
Abstract FR:
L’assemblage des matériaux composites par collage présente des avantages incontestés par rapport à d’autres méthodes telles que le boulonnage ou le rivetage. Cependant, la principale difficulté rencontrée alors est de prévoir le niveau et le mode de rupture de ces assemblages. Le comportement de joints collés à simple recouvrement de stratifiés carbone/époxyde est ainsi étudié sous chargement statique et dynamique. Le développement d’une machine d’essai à partir d’une tour de chute permet de réaliser des impacts en traction sur les joints, à des vitesses comprises entre 1 et 4 m/s. Pour cela, un montage de traction choc est conçu et instrumenté. Une interface utilisateur est développée afin d’assurer la commande de la machine, l’acquisition et le traitement des données. A partir des expérimentations, l’objectif est d’étudier l’influence des propriétés locales (orientation des plis proches de l’interface) et globales (rigidité de membrane et de flexion) des stratifiés sur le comportement des joints collés. La démarche proposée est de séparer ces différents paramètres lors de la conception des stratifiés. Ceci a été rendu possible grâce aux méthodes de dimensionnement des stratifiés développées au laboratoire. Deux stratifiés quasi-isotropes quasi-homogènes permettent ainsi l’étude de l’influence des propriétés locales, tandis que deux stratifiés orthotropes (le premier orthotrope en membrane isotrope en flexion, et le deuxième orthotrope en flexion isotrope en membrane) permettent l’étude des propriétés globales. Finalement, les résultats issus des essais quasi-statiques et des essais d’impact sont comparés afin d’évaluer l’influence de la vitesse de sollicitation.