La certification des aéronefs au crash ou à l’atterrissage dur nécessite de concevoir et dimensionner des structureslégères vérifiant les exigences d’absorption d’énergie. Le critère de performance est l’énergie d’absorptionspécifique (Specific Energy Absorption, SEA). Nos travaux expérimentaux et numériques visent une meilleurecompréhension de la contribution favorable ou défavorable des modes de ruine à la stabilité et à l’amplitude del’énergie consommée. Le travail expérimental, réalisé sur des échantillons plaques stratifiées en T700/M21 faible grammage et interlock 55% ou 100%, compare les niveaux et les évolutions des forces d’écrasement avec l’apparition et le maintien desmodes de ruine majeurs que sont l’évasement, les fragmentations en coeur de plis et localisée en bout de pli.L’observation et la mesure des processus dynamiques de fragmentation représentent un verrou contourné ici parune analyse point à point de la synchronisation entre les films des essais et les courbes force-déplacement, et parl’observation post-mortem des échantillons, des débris et des fragments. Les plaques ont une performance àl’écrasement sensible à l’épaisseur des plis et aux vitesses de déformation. Pour les interlocks, c’est le sens detissage qui a le plus d’effet sur l’amplitude et la stabilité de la SEA, et génère un évasement global plus instable.La simulation numérique dynamique transitoire non-linéaire est utilisée comme outil complémentaire de mesureet d’analyse des essais sur plaques T700/M21 [0°/90°]. La morphologie d’écrasement est bien reproduite.L’analyse des processus de ruine à l’échelle du pli fait apparaître l’interaction entre la résistance mécanique encompression transverse du matériau (Yc) et la résistance à la déchirure en cisaillement de la structure (GIIc), etl’articulation et/ou la compétition entre évasement et fragmentation en cœur de pli qui en découlent. La mesurede la contribution des trois modes de ruine dans l’énergie consommée effectuée au travers de l’évolution desseuils de ruine permet de suivre l’évolution correspondante de l’effort d’écrasement. Une étude a été menée surla robustesse du modèle, et permet d’évaluer plus généralement la sensibilité en amplitude et en stabilité de laSEA aux propriétés de résistance mécanique identifiées comme influentes. / The certification of aircrafts to hard landing or crash situations needs to design lightweight structures meetingrequirements in term of energy absorption. The Specific Energy Absorption (SEA) is used to compare theperformance of different structures. Experimental and numerical studies led in our work aim to improve theunderstanding of the influence of ruin modes on the crushing stability and the energy absorption capacity.Crushing experimental tests are carried on low-weight T700/M21 CFRP laminated plates and on 55% or 100%Interlock configurations. The crushing force value and its variations are compared to the proportion of inside plyfragmentation, localized fragmentation and splaying mode observed during the crushing process. The observationand the measure of the dynamic process of fragmentation are lock problems circumvented by two means. First, astep by step observation of synchronized tests’ pictures and force-displacement points is conducted. Second, apost-mortem observation of the specimen and a collect of debris and fragments is carried out. It is shown thatcomposite laminates behaviour is influenced by the ply thickness and the strain-rate parameters. For the Interlock,the woven directions have the most important effect on the SEA value and stability and can produce a globalfragmented splaying with some instability. Nonlinear transient dynamic numerical simulations are used as an additional tool to measure and analyse the experimental tests on T700/M21 [0°/90°] plates. The crushing morphology is correctly reproduced. The analysis of damage at the mesoscale shows the interaction between the mechanical transverse compressive strength of thematerial (Yc) and the shear strength of interfaces between plies (GIIc), and the link and/or the competition betweensplaying and inside ply fragmentation. The measure of the contribution of the three ruin modes in the dissipatedenergy is performed and linked to the variations of the crushing force. A study is carried out on the robustness ofthe model and allows linking the SEA value and stability to the mechanical strength properties identified asinfluential parameters.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2016ESAE0034 |
| Date | 02 December 2016 |
| Creators | Tostain, Floran |
| Contributors | Toulouse, ISAE, Rivallant, Samuel, Espinosa, Christine |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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