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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 24/4 - 2014  - pp.449-464  - doi:10.3166/rcma.24.449-464
TITRE
Analyse du comportement mécanique des assemblages boulonnés composites à renforts tissés

TITLE
Mechanical behavior analysis of woven composites bolted joints

RÉSUMÉ

Les structures composites sont de plus en plus présentes dans le domaine aéronautique. Pour certaines pièces de forme complexe, les composites à renforts tissés s’avèrent mieux adaptés car ils offrent une meilleure drapabilité. Lors de la construction des aéronefs, les structures sont généralement assemblées par des fixations mécaniques. L’étude des assemblages boulonnés est donc essentielle dans le dimensionnement des structures aéronautiques. Ce travail présente une étude du comportement des assemblages boulonnés composites à renforts tissés (carbone-époxy G8 03/914 satin 5). L’objectif est de comprendre et modéliser les mécanismes d’endommagements et de rupture dans ces assemblages. Une campagne expérimentale visant à identifier le comportement mécanique à l’échelle du pli tissé du matériau de l’étude a été réalisée. Une loi d’endommagement et de rupture est présentée et a été identifiée. Le travail effectué sur des assemblages boulonnés en « double-cisaillement » et « simple-cisaillement » a mis en évidence l’influence de paramètres géométriques et technologiques sur le mode de rupture au niveau d’une fixation. Plusieurs modèles numériques associés (basés sur la loi identifiée) ont été réalisés afin de tester leur capacité à reproduire les modes de ruines observés expérimentalement. De bons résultats ont été obtenus et des pistes d’améliorations expérimentales et numériques sont proposées.



ABSTRACT

Composite structures are increasingly present in the aeronautical field. For some complex parts, woven composites appear to be more suitable because of their better draping properties. For aircraft manufacturing, structures are generally assembled by mechanical fasteners. So, studying bolted joints is an essential step for the design of aircraft structures. This work presents a study of woven composite bolted joints behavior (carbon-epoxy G803/914 S5). The aim is to understand and model damage and failure mechanisms of in these bolted joints. An experimental study in order to identify mechanical behavior of the woven ply was conducted. A mesoscopic damage and failure behavior is presented and has been identified. Then, the work done on bolte d “double-lap” and “single-lap” joints have permitted to show the influence of geometrical and technological parameters on the failure behavior. Several associated numerical finite element models (based on the identified ply behavior) were carried out to test their ability to reproduce observed failure modes. Good results have been obtained and some experimental and numerical improvements are proposed.



AUTEUR(S)
Frédéric LACHAUD, Robert PIQUET, Grégory ALDEBERT, Jacques HUET, Laurent MICHEL

MOTS-CLÉS
rupture des assemblages boulonnés, comportement des composites carbone-époxy tissés, matage, endomm agement des composites tissés, modélisation numérique

KEYWORDS
failure of bolted joints, woven carbon-epoxy composites behavior, bearing, damage of woven composites, numerical simulation

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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