Proposition d'une démarche de modélisation pour la prévision de l'amorçage d'une fissure dans un assemblage collé sous des sollicitations statiques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Proposal of a modelling approach for the prediction of a crack initiation in a bonded assembly

Proposition d'une démarche de modélisation pour la prévision de l'amorçage d'une fissure dans un assemblage collé sous des sollicitations statiques

Résumé

In a context of aircraft weight reduction for a decrease of the fuel consumption, joining by bonding represents an interesting option to screwed assemblies. However, the advantages of bonded assemblies are not completely exploited especially because of the lack of confidence in the engineering design methods being used for them. That is why the purpose of this work was to propose a modelling approach for the prediction of a crack initiation in this kind of assemblies under static solicitations. Numerous parameters play a major role on the initiation in a bonded assembly. In particular, the initiation load depends highly on the adhesive thickness of the assembly. Therefore, on the other hand, the influence of this parameter has been estimated by a coupled criterion-based approach for which a new definition of the mode mixity has been proposed in order to express the dependency of the adhesive strength and toughness to the loading mode. The application of the coupled criterion enabled to confirm numerically the influence of the adhesive thickness on the initiation observed experimentally in a single lap joint test; namely the thinner the adhesive thickness, the greater initiation load. One the other hand, the knowledge gained has been built on by taking into account the adhesive thickness in a cohesive zone model composed of the same ingredients than the coupled criterion but which can be used in 3D structures. The cohesive zone model thus proposed shows the influence of the adhesive thickness on the initiation identified with the coupled criterion. Finally, the contributions and the limitations of the modelling approach proposed have been highlighted through comparisons with experimental results of literature.
Dans un contexte de réduction de la masse des aéronefs pour une diminution de la consommation de carburant, l'assemblage par collage représente une alternative intéressante aux assemblages boulonnés. Toutefois, les avantages des assemblages collés ne sont pas pleinement exploités, notamment de par le manque de confiance accordée dans les méthodes de dimensionnement leur étant associés. C'est pourquoi, l'objectif de ce travail était de proposer une démarche de modélisation pour la prévision de l'amorçage d'une fissure dans ce type d'assemblages sous des sollicitations statiques. De nombreux paramètres influents jouent sur la tenue à l'amorçage dans un assemblage collé. En particulier, cette tenue est fortement dépendante de l'épaisseur de la colle de cet assemblage. Aussi, dans un premier temps, l'influence de ce paramètre a été évaluée par une approche par critère couplé pour lequel une nouvelle définition de la mixité de mode a été proposée afin de traduire la dépendance de la résistance et de la ténacité du joint au mode de chargement. La mise en oeuvre du critère couplé a permis de retrouver l'influence, observée expérimentalement, de l'épaisseur de colle sur la tenue lors d'un essai à simple recouvrement, à savoir que plus l'épaisseur de colle est fine, meilleure est la tenue. Dans un deuxième temps, il s'est agit de mettre à profit la compréhension acquise précédemment en prenant en compte de l'épaisseur de colle dans un modèle de zone cohésive composé des mêmes ingrédients que le critère couplé mais qui est applicable dans le cas de structures en 3D. Le modèle de zone cohésive ainsi proposé rend compte de l'influence de l'épaisseur de colle sur l'amorçage identifiée par le critère couplé. Finalement, les apports et les limites de la démarche de modélisation proposée ont été mis en évidence à l'aide de comparaisons avec des résultats expérimentaux issus de la littérature.
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Dates et versions

tel-01010874 , version 1 (20-06-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01010874 , version 1

Citer

A. Moradi. Proposition d'une démarche de modélisation pour la prévision de l'amorçage d'une fissure dans un assemblage collé sous des sollicitations statiques. Mécanique [physics.med-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01010874⟩
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