Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
L’étude du comportement des assemblages ponctuels nécessite l’apport de l’expérimentation et celui de la modélisation numérique. En effet, les essais traditionnels ne suffisent pas à appréhender le degré de complexité des phénomènes mécaniques et thermiques en jeu, vu le nombre important des paramètres liés au dimensionnement des assemblages. L’article présente donc conjointement les méthodes d’analyse du comportement et de la rupture des assemblages ponctuels, ainsi que les outils de modélisation 3D numérique disponibles pour compléter cette approche.
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Bertrand LANGRAND : Centre ONERA de Lille - Département Mécanique du Solide et de l’Endommagement - Unité Résistance et Conception des Structures
INTRODUCTION
L’article est consacré aux outils et aux méthodes d’analyse du comportement et de la rupture des assemblages ponctuels. Les travaux sont menés dans un contexte visant à alimenter les données d’entrée des modèles éléments finis dédiés à la modélisation de ce type d’assemblage, dans les simulations de ruine dynamique des structures. La bibliographie montre que l’étude des assemblages requiert souvent des approches couplées numériques et expérimentales. L’étude débute par les phénomènes mécaniques (éventuellement thermiques ou métallurgiques) engendrés par la mise en œuvre industrielle de l’assemblage (soudage, rivetage, etc.). Cette mise en œuvre mène à des modifications des caractéristiques matérielles, géométriques et structurales, dont il est possible d’évaluer l’influence sur la tenue mécanique des assemblages en situation de service. La modélisation 3D numérique est en effet un outil qui permet d’étudier finement le comportement de l’assemblage jusqu’à la ruine. Elle permet d’évaluer l’évolution d’un plus grand nombre de variables d’état difficilement accessibles par l’expérimentation seule et de dériver des modèles de comportement et des critères de rupture macroscopiques à l’échelle du modèle de la structure. Une problématique importante concerne l’expérimentation sur les assemblages. L’analyse montre que les essais classiques ne permettent qu’une caractérisation partielle voire parfois incorrecte des modèles. Ils permettent difficilement l’accès au comportement intrinsèque des fixations. Ce dernier est souvent masqué dans la réponse d’une éprouvette pour laquelle des nombreux paramètres sont cachés ou mal appréhendés. L’intérêt des nouvelles procédures expérimentales est d’être discriminantes du point de vue des modèles de liaison, de comportement et des critères de rupture utilisés en calcul des structures, et de participer ainsi à leur amélioration.
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Simulation EF de comportement mécanique et dynamique
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5. Expérimentations de tenue mécanique d’assemblage
Les caractéristiques mécaniques des assemblages rivetés ou soudés par point sont souvent déterminées à l’aide d’essais standards de traction/cisaillement (avec ou sans cales), de traction en croix et de pelage (figure 13). Du point de vue de la simulation EF du crash des structures, les assemblages sont modélisés à l’aide de macro-éléments équivalents (par exemple élément fini de poutre non linéaire ou élément de ressort) qui sont soit connectés aux nœuds des éléments finis des pièces, soit reliés au maillage des pièces par des interfaces de contact liant (figure 1). Les efforts structuraux appliqués à ces macro-éléments de liaison étant principalement des combinaisons de traction et de cisaillement, le comportement non linéaire de la liaison repose principalement sur leurs réponses à ce type de sollicitation. La rupture de l’assemblage peut être gérée à l’aide d’un critère global exprimé en effort [9].
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Expérimentations de tenue mécanique d’assemblage
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DRAZÉTIC (P.), LANGRAND (B.), MARKIEWICZ (E.), al - Outils de conception au choc : un panorama. - Mécanique et Industries, 4, p. 51-61 (2003).
-
(2) - MOURO (P.), GARY (G.), ZHAO (H.) - Dynamic tensile testing of sheet metal. - J. Phys. IV, 10, p. 149-154 (2000).
-
(3) - HAUGOU (G.) - Moyens d’essais de caractérisation de lois de comportement matérielles en dynamique moyennes vitesses. - Thèse de doctorat de l’université de Valenciennes (2003).
-
(4) - JOHNSON (G.R.), COOK (W.H.) - A constitutive model and data for metal subjected to large strains, high strain rates and high temperatures. - 7th symp. on Ballistics, The Hague (The Nederlands), avr. 1983.
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(5) - SYMONDS (P.S.) - Survey of methods of analysis for plastic deformation of structures under dynamic loading. - Brown University, Report BU/NSRDC, janv. 1967.
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(6) - JONES...
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