Dynamique de la ruine des assemblages composites par liaisons rivetées au crash et à l'impact : simulations expérimentales et numériques pour l'étude et le développement de modèles de comportement et de rupture par matage des liaisons
Institution:
ValenciennesDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
In the context of behavior and fracture study of composite riveted joints, the aim of this work is to improve their representation in numerical computation softwares, from a mesoscopic scale to a macroscopic one. More precisely, concerning the resistance of structures to crashes, impacts and explosions, bearing failure mode, shows an interesting capacity of energy absorption. The review concerning composite riveted joints resistance shows the interest, but also the presently strong limitations, of numerical simulation in terms of analysis and comprehension of the mechanisms responsible for the fracture of such structural assemblies : these limitations finally lead to concentrate the present work on an experimental study, preliminary to any other kind of simulation. In a second stage of this work, an experimental setting is defined, tested and adapted. The comprehensive static and dynamic experimental campaign tend to confirm the strong influence of the number of interfaces on the apparition of bearing failure mode in a composite riveted laminate. Tests also revealed a moderate influence of loading rate on the strength bearable by the joint once the fracture is initiated. In last part, a come back to numerical simulation is operated, using a 3D F. E. Model of a composite riveted joint at a mesoscopic scale. Representativness and possibilities of the models are then rated, and some information useful for the comprehension of phenomena observed during experimental tests are extracted, analysed and discussed. Encouraging results are finally shown and propositions of experimental and numerical improvements are suggested
Abstract FR:
Dans le cadre de l’étude du comportement et de la rupture des liaisons composites rivetées, ces travaux visent à permettre d’améliorer la capacité des codes de calcul actuels à en proposer des modélisations pertinentes. En particulier, pour la thématique de la résistance des structures aux crashs, impacts et explosions, le mode de ruine par matage, présente un potentiel d’absorption d’énergie intéressant. La revue bibliographique permet révèle l’intérêt, mais également les fortes limitations actuelles, de la simulation numérique pour l’analyse et la compréhension fine des mécanismes pilotant la ruine de tels assemblages: limitations déterminant l’orientation des travaux vers une phase expérimentale préliminaire à toute étude de modélisation. Dans une deuxième étape de la recherche, une configuration expérimentale est définie, vérifiée, et adaptée. Les campagnes expérimentales statique et dynamique réalisées conduisent à confirmer la forte influence du nombre d’interfaces sur l’obtention du mode de matage dans un stratifié composite riveté. Ils révèlent par ailleurs une influence modérée de la vitesse de sollicitation sur l’effort supportable par la liaison une fois la rupture initiée. Dans dernière partie, un retour à la modélisation numérique est effectué, mettant en œuvre un modèle E. F. 3D d’une liaison composite rivetée à l’échelle mésoscopique. La représentativité et la capacité des modèles sont alors évaluées, et certaines informations utiles à la compréhension des phénomènes observés expérimentalement sont extraites des simulations. Des résultats encourageants sont finalement mis en exergue et des pistes d’améliorations expérimentales et numériques sont proposées