Fatigue behaviour of aluminium structures reinforced with composite patches
Contribution à l'étude en fatigue de structures en aluminium renforcées par patchs composites
Abstract
Aeronautical components are often subjected to fatigue loadings that exhibit variable amplitudes. They also lead to multiaxial stress states which may cause fatigue damage and cracks. This work deals with the preventive reinforcement of such structures with composite patches. The idea is to bond composite patches on damaged structures in some suitable zones so that crack appearance is delayed. The study focuses on the fatigue response of such patched structures assuming that patch shape, location and stacking sequence are optimized beforehand. The beneficial effect of patches is clearly underlined as long as the stress level in the adhesive is not greater than a threshold value close to the shear strength of the glue. A methodology for fatigue assessment under variable amplitude loadings is then proposed.
A specific investigation on the damage process and cumulation for the 2024-T3 aluminium is carried out using an infrared camera.
A specific investigation on the damage process and cumulation for the 2024-T3 aluminium is carried out using an infrared camera.
Les composants aéronautiques sont soumis en service à des sollicitations mécaniques donnant lieu à des états de contraintes multiaxiaux et à amplitude variable provocant un phénomène d'endommagement par fatigue. Une alternative à la réparation de ces structures consiste à les renforcer préventivement, avant que la fissure ne soit apparue. Le contexte de ce travail s'inscrit donc dans le cadre du renforcement préventif de structures par patchs composites afin de retarder l'apparition de fissures. Des essais de fatigue sur éprouvettes en aluminium 2024-T3 renforcées sont menés pour observer et quantifier l'aspect bénéfique du renforcement en termes de durée de vie. Une méthodologie de dimensionnement en fatigue sous sollicitations de service est également proposée. Parallèlement, la mesure d'échauffement par caméra infrarouge est utilisée pour aider à comprendre le processus d'endommagement et de cumul de dommage propres à cet alliage.
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