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    Modélisation par éléments finis du comportement en rupture des coques métalliques renforcées par un matériau composite
    (2012-10-20) SAHNOUN Mohamed; Encadreur: OUINAS Djamel; Co-Encadreur: BELHOUARI Mohamed
    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 , la réduction du patch dépasse 50% lorsque l’épaisseur du patch est supérieure à 1mm. Mots clés : Décollement, Patch en composite, Fissure, Facteur d’intensité de contraintes, Stratifié, MEF Abstract Recently, the use of adhesives is accepted as a repair process structures to increase the service life of damaged components. The patch enables the redistribution of alternative stress, so the original stress distribution is transferred to the reinforcement by attachment. The duration of fatigue life and residual stress of the plate repaired on the efficiency of attachment. The main advantage of the adhesive over other methods of attachment such as rivets or bolts, resulting in more uniform distribution of load by minimizing stress concentrations. Our study focuses on the repair method employing semi-circular pieces, adhesively bonded to a cracked plate at the plate end. The finite element method is used to analyze the behavior of a crack along a repaired composite reinforcement. Knowing the stress distribution in the cracks vicinity has importance for the analysis based on the patch geometry. The effects of mechanical and geometrical properties of the patch on the variation of SIF at the crack tip with and without the presence of delamination in mode I have been highlighted. A comparative study of the behavior of a crack emanating from two types of notch (circular and semicircular side) in structures with single and double overlap. Comparison is made between the different materials of the substrates. The eccentric loading can lead to downturns in the assembly simple recovery and changes in local stresses near the ends of the overlap region are characterized by high gradients An interesting study carried out between the geometrical surface defects and fiber orientation of laminated plate and the mechanical properties of the material to resist the rise of crack. We will study the stress distribution and variation of the stress concentration factor at the circular notch root in a plate and a circular shell of radius R in the second part. The laminate consists of several layers oriented in the order of sequence The results obtained show that the correct orientation of the fibers with high mechanical properties compared to the advance of the crack affects a considerable way in reducing the FIC. For boron/epoxy 0 ° fiber in y-direction with respect to a patch fiber in x-direction is about 50%. The adhesive properties must be optimized to increase the performance of the repair part of the reinforcement. SIF reduction becomes important when the adhesive thickness decreases. An opposite behavior occurs for a large patch thickness, increasing it decreases the negative effect of detachment. The results show that reducing the SIF increases with increasing the pach thickness for heights disbond greater than the crack size. An opposite behavior occurs when the crack length exceeds the height of FW disbond. When the height disbond FW is greater than the crack length, the reduction of patch exceeds 50% when the patch thickness is greater than 1 mm. Keywords : Disbond, composite patch, crack, stress intensity factor, laminate, FEM.