Essais & Simulations n°125

essais et modélisation

essais et modélisation [3]. Un nombre limité de tests sur coupons est utilisé pour ces corrélations. Une excellente adéquation peut être obtenue entre les tests et la simulation dans NX CAE, ainsi qu’en atteste la Figure 3. k I 0 Test d’un coupon avec endommagement matrice/ fibres et comparaison avec Samcef dans NX CAE Après l’endommagement intralaminaire, c’est le délaminage qui est corrélé. Ici, le modèle retenu est basé sur un potentiel : [2] 1 0 2 e + + + d = (1 – d I ) (1 – d II ) (1 – d III ) 2 ε 0 2 33 ε 0 2 0 k I k – I 33 + k II γ 31 k III (1 – d I ) ε 2 0 2 0 33 + k (1 – d II ) + k (1 – d III ) + II γ 31 III Associé à des forces thermodynamiques : Y dI = 1 2 2 k I 0 ε 33 + 2 γ 32 Test d’un coupon avec délaminage et comparaison avec Samcef dans NX CAE 2 γ 32 Y dII = 1 0 2 kII γ31 2 Y dIII = 1 0 2 kIII γ32 2 Encore une fois, des tests réalisés sur coupons permettent de corréler les différents paramètres matériaux, conduisant à reproduire des tests de délaminage sur assemblages réels (Figure 3). D’autres séries de tests permettent de déterminer les différents coefficients apparaissant dans les modèles simulant le délaminage dans différentes configurations représentant en général des sous- composants et assemblages (Figures 4 et 5). Test d’un composant en « L » avec délaminage et comparaison avec Samcef dans NX CAE La validation se poursuit alors avec la simulation de tests relatifs à des composants entiers. Ainsi, les Figures 6 et 7 illustrent le calcul de flambement d’un panneau raidi illustré Figure 6. Le calcul compare une approche uniquement géométriquement non linéaire (courbe verte), avec l’approche totalement non linéaire, mélangeant les non- linéarités matérielles (lois d’endommagement) et géométriques (grands déplacements et rotations). Le concepteur accède alors à des modèles simulant le produit complet, tel que le tronçon de fuselages illustré sur la Figure 8 où le modèle élément fini est calculé jusqu’à la ruine finale, ce qui implique un calcul d’endommagement non linéaire ainsi que la simulation du flambement et du comportement ultérieur (postflambage). Le modèle complet dans ce cas atteint les 20 millions de degrés de libertés. On utilise alors LMS Samcef parallèle sur une machine multiprocesseur. Poussée à ce niveau, la simulation devient véritablement un outil prédictif capable de prédire la croissance des dommages dans des structures composites : il devient alors possible de déterminer l’intervalle de maintenance optimum afin d’assurer la maintenance et la sécurité de l’appareil. 18 IESSAIS & SIMULATIONS • N° 125 • Mai-Juin 2016

essais et modélisation Conclusions Grâce à l’utilisation des matériaux composites, l’intervalle de maintenance de l’AS350 a pu être étendu jusqu’à douze années ! Du côté de Boeing aussi, on a pu constater l’excellente tenue dans le temps d’un appareil tel que le 777 qui vole maintenant depuis de nombreuses années sans qu’aucun compostant du plancher composite, par exemple, n’ait nécessité la moindre réparation. Cependant de tels succès passent par des outils de simulation fiables et précis, ainsi qu’une méthodologie globale prenant en compte la tolérance aux dommages. La suite logicielle Siemens PL offre à l’industrie aéronautique une suite complète et cohérente d’outils de simulation permettant, en complément des tests physiques, de concevoir avec succès les avions de demain. Les outils de simulation Siemens PL, tels que Fibersim et NX CAE, sont compatibles avec la plupart des logiciels CAO faisant du système Siemens PL une technologie ouverte et adaptable à la configuration des utilisateurs. De la même manière, NX CAE est un logiciel ouvert qui permet de piloter les solveurs fournis par des sociétés tierces. Les solveurs LMS Samcef, largement utilisé par Airbus Innovation group, contribue largement au succès de la méthodologie « tolérance aux dommages » permettant de concevoir, dans les temps, un avion répondant aux normes de pollution les plus récentes. ● Patrick Morelle Références [1] Ladeveze, P. and Le Dantec, S. 1992. Damage modeling of the elementary ply for laminated composites, Composites Science and Technology 43: 123‐134. [2] Allix O. and Ladevèze P. “Interlaminar interface modeling for the prediction of laminate delamination”, Composite Structures, 22, 235‐242, 1992. [3] Damage Analysis of Laminated Composites with SAMCEF: Validation on Industrial Applications, Michael Bruyneel, Jean‐ Pierre Delsemme, Philippe Jetteur, Cédric Lequesne, Benoit Magneville, Louis Soppelsa, Scott McDougall, Tadashi Naito, Yuta Urushiyama, American Society for Composites 30th technical Conference, September 28‐30, 2015, Michigan State University, USA. Centre d’essais • Accréditations et homologations mondiales (COFRAC, ASEFA, LCIE, VDE, UL…) • Laboratoire de puissance • Laboratoire d’essais photovoltaïques • Laboratoires d’essais électriques, mécaniques, environnementaux Plateforme d’essais de surtensions • Décharges de foudre • Chocs de courant EXPERT EN ESSAIS ET SIMULATIONS Laboratoire de tests thermiques • Pour refroidisseurs (air, eau) et caloducs Logiciels de simulation • Mécanique, électrique, thermique EP.MERSEN.COM ESSAIS & SIMULATIONS • N° 125 • Mai-Juin 2016 I19