Les ailes d’avion sont composées d’une part croissante de pièces composites. Afin de réduire les coûts de production et de certification des assemblages, une nouvelle architecture en caissons creux, en fabrication ‘one shot’, est proposée. Cette structure contient des liaisons en T entre des sections sandwichs. Le comportement et les modes de dégradation de cette structure sont méconnus. Une méthodologie multi-échelle est mise en place pour appréhender l’endommagement de la voilure et ainsi améliorer l’outil numérique de dimensionnement.Tout d’abord, des systèmes essai – éprouvette spécifiques sont conçus pour représenter les modes de sollicitation de la liaison dans la voilure. Une analyse fine des essais instrumentés permet d’appréhender les scénarios d’endommagement pour chaque mode. Les premiers stades sont principalement pilotés par le nid d’abeille (cisaillement, déchirement). Un modèle numérique 3D permet de représenter les premiers stades d’endommagement. Il est construit avec une représentation en coque du nid d’abeille intégrant les variabilités de la structure (collage, déformation de cellules). Egalement, une loi de comportement élasto-plastique endommageable des matériaux constitutifs de la voilure (plis unidirectionnels et tissés) est développée et implémentée pour les stratifiés multi-matériaux. Sur les bases de ce modèle, une modélisation simplifiée du comportement de la liaison est développée. Elle consiste à assembler des coques par des connecteurs avec des propriétés élasto-plastiques. La création d’un calcul prédictif de voilure intègre le modèle simplifié de comportement de la liaison. / Aircraft wings are composed of a growing composite part portion. To reduce production and assembly certification costs, a new hollow box architecture is proposed with a one shot manufacturing process. This structure includes T-connections between honeycomb sandwich panels. Mechanical behavior and degradation modes are unknown for this structure. A multiscale methodology is developed to deepen the wing damage knowledge and to improve the numerical sizing tool.Firstly, specimen-testing couples are designed to represent the loading modes of the T-connections. A detailed analysis of instrumented testing allows to understand the damage scenarios for each mode. The first damage stages are mainly driven by the honeycomb behavior (shear, tear). A 3D numerical model represents the first damage stages. It is built with a shell representation of the honeycomb which integrates the structure variability (bonding, deformation of cells). An elastic-plastic damage law (unidirectional and woven plies) is developed for the wing materials. Then, it is implemented for multi material laminate. Based on this model, a simplified modeling is realized for the connection behavior. It consists of assembling shells by connectors with elastic-plastic properties. Building a predictive wing simulation requires a simplified model integration of the T-bond behavior.

Ce travail s’inscrit dans la problématique de réduction de masse, de sécurité inhérent au domaine aéronautique, il concerne plus spécifiquement les sièges de pilotes d’avion de ligne. Un nouveau concept d’assise composite sandwich multifonctionnel est proposé. Il est composé d’une peau carbone, d’une âme nid d’abeille Nomex et d’une peau hybride Kevlar/lin. L’assemblage de plusieurs matériaux engendre des comportements parfois complexes et rend difficile la prédiction de la ruine de la structure. Une démarche expérimental/numérique est mise en place pour appréhender l’endommagement de l’assise et ainsi permettre un pré-dimensionnement via un outil numérique.Tout d’abord, des essais de caractérisation permettent d’élaborer les lois de comportement des différents matériaux constituant le sandwich. Le composite hybride présente un comportement élasto-plastique-endommageable-anisotrope. Le nida Nomex est représenté par un réseau de ressort et une loi couplant le comportement en compression et en cisaillement qui est implémentée dans ABAQUS. Des essais d’impacts permettent d’évaluer les modes de rupture et l’énergie dissipée par les concepts d’assises réalisés. Des simulations numériques intégrant les comportements matériaux identifiés sont mises en places pour corréler l’essai d’impact. L’analyse couplée des résultats expérimentaux et numériques permet d’identifier les couplages entre les différents mécanismes. Enfin, le modèle est utilisé pour dimensionner une assise composite qui s’avère sans optimisation fine, comparable à une assise existante en aluminium de l’A350. / This work is part of the problem of mass reduction, safety inherent in the aeronautical field, it concerns more specifically the seats of pilots of airliner. A new multi-functional sandwich composite seat pan is proposed, composed by a carbon skin, a Nomex honeycomb core and a Kevlar/flax hybrid skin. The assembly of several materials generates complex behaviors and makes the ruin of the structure difficult to predict. An experimental/numerical approach is used to understand the damage mechanism of the seat and to create a pre-dimensioning numerical tool.Firstly, characterization tests allow identifying the mechanical behaviors of each material and constituting a database for the creation of material laws. The hybrid composite shows an elastoplastic-damaging-anisotropic behavior. The honeycomb is represented by a spring network and a law coupling the compression and shear behavior is implemented. Impact tests are used to evaluate the failure modes and the energy dissipated by the different concepts. The impact tests are correlates by numerical simulation using the identified material behaviors. The analysis of the experimental and numerical results makes it possible to identify the coupling between the different mechanisms. Finally, the model is used to design a new composite seat pan. This one is comparable to the existing aluminum seat pan without optimization phase.