Endommagement des structures composites aérospatiales

Les recherches menées visent à mieux comprendre l’endommagement des matériaux et des structures composites.

Les recherches ont pour finalité de proposer des outils de dimensionnement locaux ou globaux des structures composites utilisées dans l’aéronautique et le spatial. Ces recherches se situent dans le cadre plus général des activités du Groupe de recherche « Matériaux et Structures Composites » de l’Institut Clément Ader.

Matériaux et procédés : (1 thèse soutenue, 3 thèses en cours)

Pour les procédés, les activités concernent actuellement la maîtrise des endommagements créés par le perçage des stratifiés et celle du taux de porosité dans la fabrication de stratifiés épais par moulage autoclave. Pour la partie matériaux, le thème permanent de l’équipe concerne la propagation des fissures de délaminage (plus récemment des fissures de coupure) dans les stratifiés et l’établissement des lois d’endommagement de ces matériaux. Les effets thermo-hydriques y sont aussi étudiés dans un objectif de durabilité des matériaux et des structures.

Détails structuraux et dimensionnement des structures : (2 thèses soutenues, 2 thèses en cours, 2 post-doctorats)

Ce thème est focalisé sur le dimensionnement des détails structuraux (i.e. zones d’arrêts de plis, zones d’assemblage : boulonnées, collées ou cousues). La caractérisation fine des phénomènes d’endommagement lors des essais statique et/ou de fatigue permet le développement de modèles numériques visant à comprendre et prédire le comportement mécanique de ces zones critiques pour la structure. Une partie des travaux porte aussi sur l’optimisation des structures composites par des méthodes heuristiques.

Comportement à l’impact et tolérance aux dommages : (3 thèses soutenues, une thèse en cours)

L’objectif de ces recherches est de modéliser les endommagements créés par les impacts ou les crashs sur les matériaux et structures composites et d’évaluer dans certains cas les tenues résiduelles. La modélisation du comportement à l’impact (basse ou moyenne vitesse) est traitée selon une approche mésoscopique pour les stratifiés monolithiques et selon une approche micromécanique pour les composites à fibres courtes. La caractérisation des mécanismes d’absorption lors d’un crash de plaques composites a abouti à une modélisation numérique cohérente des phénomènes mis en jeu. La caractérisation des processus d’endommagement et de la tenue résiduelle de bielles composites impactées a permis d’en proposer une optimisation.