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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 24/3 - 2014  - pp.271-318  - doi:10.3166/rcma.24.271-318
TITRE
Impacts sur fuselages en matériaux composites. Une approche de la prédiction de la tenue résiduelle par la simulation numérique

TITLE
Impact on composite aircraft fuselages. Modeling strategies for predicting the residual strength

RÉSUMÉ

Les règles de certification aéronautique et les pratiques établies pour les structures métalliques ne sont pas applicables aux structures composites des avions de nouvelle génération, en particulier pour la résistance et la tolérance aux dommages (compression après impact). Le dimensionnement fondé sur les analyses numériques utilise des hypothèses de comportements simples, souvent l’élasticité linéaire pour les matériaux. La prise en compte de l’endommagement dans les calculs est envisagée comme une nouvelle stratégie pour remplacer certains essais et obtenir des règles de dimensionnement plus réalistes et aussi simples que possible. Les méthodes et modèles doivent par conséquent être robustes, prédictifs et peu coûteux en calculs et essais élémentaires. Trois stratégies de modélisation sont développées et comparées : un modèle cohésif (CM), un modèle de comportement continu d’endommagement de matériau couplant des modes de ruine et de dommages (CDM), un modèle mixte (MM) utilisant le modèle con tinu pour amorcer les fissures et le délaminage dont la propagation est modélisée par des éléments cohésifs 3D. L’application à un cas d’impact sur fuselage montre que la méthodologie CDM s’applique sur des grandes structures. Le modèle CDM est aussi utilisé pour prédire la résistance en compression résiduelle après impact d’une éprouvette de CAI. La comparaison essais/calculs est discutée.



ABSTRACT

Computer based design using damage mechanics is thought about as a new methodology to replace tests and help deriving realistic while simple new rules for Aeronautic Certification of composite structures. Numerical methods and models must then be robust and predictive. Three different computational strategies are developed and compared: a Cohesive Model (CM), a Continuous Damage Material model coupling failure modes and damage (CDM), a Mixed Methodology (MM) using the CDM for delamination initiation and the CM for 3D crack propagation and mesh openings. The CDM model is used to simulate the impact of a composite blade on a composite fuselage section and to predict the CAI behavior of samples up to fracture. Comparisons with experiments are discussed.



AUTEUR(S)
Christine ESPINOSA, Frédéric LACHAUD, Laurent MICHEL, Robert PIQUET

MOTS-CLÉS
Impact, CAI, dommages, modes de ruine, matériaux composites, plasticité.

KEYWORDS
Impact, CAI, damage, ruin modes, composite materials, failure, plasticity.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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