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RÉSUMÉ
Le perçage des matériaux composites fibres longues est souvent accompagné de trois types de dommages répertoriés selon leurs zones d'apparitions : le délaminage en entrée du trou, la dégradation de la résine et des fibres au niveau de la paroi du trou et le délaminage en sortie du trou. L'analyse du délaminage en sortie permet de prédire le facteur responsable de ce dommage : l'effort de poussée. Les écarts observés entre les résultats donnés par le modèle numérique, le modèle analytique et l'expérimentation sont analysés.
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-
Dr. Redouane ZITOUNE : Maître de conférences-HdR à l'IUT-A de l'Université Paul Sabatier
INTRODUCTION
Domaine : modélisation du perçage des matériaux composites
Degré de diffusion de la technologie : Émergence I Croissance I Maturité
Domaines d'application : aéronautique, transport, automobile, électronique, génie civil
Principaux acteurs français :
Centres de compétence : Institut Clément Ader de Toulouse
Industriels : Latécoère
Contact : http://www.institut-clement-ader.org/pageperso.php?id=rzitoune
L'expertise technique et scientifique de référence
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Modèle numérique de l'effort de poussée critique
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2. Modèles analytiques de l'effort de poussée critique
2.1 Modèles avec l'hypothèse d'isotropie
2.1.1 Modèle de Hocheng et Dharan (1990)
Le premier modèle a été développé par Hocheng et Dahran (figure 1).
Durant l'avancement du foret dans la matière, les plis non coupés sous l'outil sont entraînés vers le bas par l'effort de poussée et subissent une déformation élastique. Si la contrainte résultante en front de fissure dépasse une valeur critique, alors la fissure se propage. À cet instant, l'effort appliqué correspond à l'effort de poussée critique.
Les hypothèses utilisées dans ce modèle sont les suivantes :
-
le comportement global du stratifié est considéré élastique isotrope et la zone de délaminage est supposée symétrique par rapport à l'axe de l'outil ;
-
la propagation du délaminage en sortie du trou s'effectue en mode I ;
-
la mécanique de la rupture linéaire élastique est appliquée,
-
la fissure est considérée circulaire et de rayon a ;
-
l'effort de poussée du foret est dirigé du haut vers le bas et sa résultante est appliquée au centre du trou ;
-
la partie non usinée du stratifié (située au-dessous du foret) subit une flexion vérifiant l'hypothèse des petits déplacements ;
-
la flexion globale de la plaque est négligée.
Le bilan énergétique appliqué sur la structure dans le domaine linéaire élastique s'écrit :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HOCHENG (H.), DHARAN (C.K.H.) - Delamination during drilling in composite laminates - . Transactions of ASME, Journal of Engineering for Industry, 112: pp. 236-239 (1990).
-
(2) - PERSON (E.), ERIKSSON (I.), ZACKRISSON (L.) - Effects of hole machining defects on strength and fatigue life of composite laminates. - Composites Part A. Vol 28 A., pp.141-151 (1997).
-
(3) - ZITOUNE (R.) et al - Experiment calculation comparison of the cutting conditions representative of the long fibre composite drilling phase. - C omposites Science and Technology, Vol. 65, pp. 455- 466 (2005).
-
(4) - MURPHY (C.), BYRNE (G.), GILCHRIST (M. D.) - The performance of coating tungsten carbide drills when machining carbon fiber reinforced epoxy composite materials. - Institution of Mechanical Engineers. Vol. 216 Part B, pp. 143-152 (2002).
-
(5) - KASHABA (U. A.) - Delamination in drilling GRP- thermoset composites. - Composites Structures. Vol 63. pp. 313-327 (2004).
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