Modélisation par éléments finis du comportement en rupture des coques  Métalliques renforcées par un matériau composite

Résumé: Récemment, l'utilisation des adhésifs est acceptée comme un processus de réparation des  structures pour augmenter la durée de vie des composants endommagés. Le patch permet la  redistribution  alternative  de  contraintes;  ainsi,  la  distribution  de  contraintes  originales  est  transférée au renfort par attachement. La durée vie de fatigue et  les contraintes résiduelles  de  la  tôle  réparée  dépendent  de  l’efficacité  de  l'attachement.  L'avantage  principal  de  l’adhésif sur les autres méthodes d'attachement telles que les rivets ou les boulons, entraîne  une distribution plus uniforme de  la charge par une réduction maximale des concentrations  de contraintes.  Notre étude porte sur la méthode de réparation en employant des pièces semi‐circulaires,  adhésivement  collées  sur  une  plaque  fissurée  à  l’extrémité  de  la  plaque.  La méthode  des  éléments  finis est utilisée pour analyser  le comportement d’une  fissure au bord réparée par  un renfort en composite. La connaissance de la distribution des contraintes au voisinage des  fissures a une importance pour leur analyse en fonction de la géométrie du patch. Les effets  des propriétés mécaniques et géométriques du patch sur la variation du FIC à la pointe de la  fissure avec et sans présence du décollement en mode I ont été mis en évidence.   Une étude comparative du comportement d’une fissure émanant de deux types d’entaille  (circulaire  et  semi‐circulaire  latérale)  dans  des  structures  de  à  simple  et  double  chevauchement.  On  fait  la  comparaison  entre  les  différents  matériaux  des  substrats.  Le  chargement  excentrique  peut  aboutir  aux  fléchissements  de  l’assemblage  à  simple  recouvrement  et  les  variations  de  contraintes  locales  près  des  fins  de  la  région  de  chevauchement sont caractérisées par de hauts gradients.   Une  intéressante étude réalisée entre  les défauts géométriques de surface et  l’orientation  des fibres de plaque stratifiée ainsi que les propriétés mécaniques du matériau pour résister à  la  naissance  de  fissure.  Nous  étudierons  la  répartition  des  contraintes  et  la  variation  du  facteur de concentration de contraintes au  fond d’une entaille circulaire dans une plaque et  dans  une  coque  circulaire  de  rayon  R  dans  la  seconde  partie.  Le  stratifié  est  constitué  de  plusieurs plis orientés dans l’ordre de séquence       / .   Les  résultats obtenus montrent que  la bonne orientation des  fibres possédant  les hautes  propriétés  mécaniques  par  rapport  à  l’avancée  de  la  fissure  influe  d’une  manière  considérable  sur  la  réduction  du  FIC.  Pour  le  boron/époxy  de  fibre  0°  en  y‐direction  par  rapport  à  un  patch  de  fibres  en  x‐direction  est  de  l’ordre  50%.  Les  propriétés  adhésives  doivent  être  optimisées  pour  augmenter  la  performance  de  la  réparation  de  pièce  par  le  renfort. La  réduction du FIC prend de  l’importance  lorsque  l’épaisseur de  l’adhésif diminue.Un  comportement  inverse  se  produit  pour  une  épaisseur  importante  du  patch,  l’augmentation de celle‐ci diminue l’effet négatif du décollement.  Les résultats obtenus montrent que la réduction du FIC augmente avec l’augmentation de  l’épaisseur  du  patch  pour  des  hauteurs  de  disbond  supérieures  à  la  taille  de  la  fissure. Un  comportement inverse se produit lorsque la longueur de la fissure dépasse la hauteur de FW  disbond.  Lorsqu’une  hauteur  du  FW  disbond  est  supérieure  à  la  longueur  de  la  fissure  a Hd  ,  la  réduction  du  patch  dépasse  50%  lorsque  l’épaisseur  du  patch  est  supérieure  à  1mm.

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