Etude d’un Caisson de Voilure en composite BALANDRAS Vincent FICHET Servan M2GMA Etude d’un Caisson de Voilure en composite Lundi 14 décembre 2009

Présentation de l’étude Caractéristiques : Nervures en aluminium : Module de Young : 70000 MPa Coefficient de Poisson ν = 0,3 Epaisseur : 3 mm Peau et longeron en composite (caract. en page suivante) Raisons de l’étude : Analyser le comportement d’un caisson de voilure en composite Conclure sur l’importance de la modélisation

Modélisation de l’ensemble Une modélisation surfacique : TOP RIBS BOTTOM FRONT REAR Maillage obtenu à partir d’un MeshSeed Finesse du maillage : ≈ 1 Element / 10 mm

Modélisation de l’ensemble La qualité du maillage :   Valeur visée Valeur obtenue Aspect B / A < 4 1,001  Warp (h/a) < 1% 3,5 e-8  Skrew  α < 135° 89,99  Tapper < 30°   9,25 e-6 Maillage correct de part leur forme et leur taille

Modélisation de l’ensemble Cas de charges : Effort résultant : 40kN Effort résultant : 20kN Nous considérons aussi le cas de charge symétrique. Le nombre de plis des panneaux du bas est identique aux panneaux du haut.

Le Drapage: Entre Conception et Calculs Etat initial du drapage : Règles de drapages : Symétrie Pas plus de 2 plis identiques qui se suivent Changement d’orientation entre 2 plis ≤ 45° Plis non travaillants sur l’extérieur Critère de Hill < 0,8 ID du pli Orientat° du pli Hill max 1 1,05 2 1,07 3 45 0,695 4 90 0,228 5 135 0,416 6 1,15 7 0,703 8 0,241 9 0,446 10 1,23 Symétrique Même drapage quelque soit la pièce étudiée : SYSTÈME NON OPTIMISE

Le Drapage: Entre Conception et Calculs La conception choisie : - Obtenir des Critères de Hill < 0,8 et optimiser la masse Orientation optimisée des plis - Eviter les concentrations de contraintes « Kt » trop importantes Lachés de plis progressifs - Fournir un drapage différent pour chaque partie du caisson. Utilisation massive de « groupes »

1 pli retiré à chaque panneau Résultats - PEAUX Orientation essentiellement à 0°/45°/-45° (FLEXION) Critère de Hill plus élevé dans les plis à 0° Règles de drapages respectées Hill maxi : 0.712 < 0.8 TOP BOTTOM Id Orientat° Hill 1 0,116 2 0,117 3 45 0,123 4 5 -45 0,127 6 0,125 7 0,128 8 0,131 9 0,134 10 0,138 11 12 Id Orient° Hill 1 0,626 2 0,553 3 45 0,131 4 0,494 5 -45 0,214 6 0,593 7 0,712 8 0,387 9 0,566 10 0,147 11 0,596 12 0,66 Panneau 1 Panneau 1 Panneau 4 1 pli retiré à chaque panneau Panneau 4 Id Orientat° Hill 4 0,002 5 -45 0,001 6 0,003 7 8 9 Id Orientat° Hill 4 0,001 5 -45 0,002 6 7 8 9 Chute brutale de Hill 6 plis mini afin de garantir la solidité du système (Bird Impact, grêle, etc…)

Résultats - LONGERONS FRONT Orientation essentiellement à 90°/45°/-45° (CISAILLEMENT) Règles de drapages respectées Hill maxi : 0.712 < 0.8 REAR Id Orientat° Hill 1 0,626 2 45 0,553 3 90 0,123 4 -45 0,394 5 0,195 6 0,594 7 0,712 8 0,387 9 0,442 10 0,147 11 0,463 12 0,66 13 0,766 Panneau 1 Panneau 1 Id Orientat° Hill 1 0,283 2 90 0,164 3 45 0,15 4 0,155 5 0,177 6 0,305 1-2 pli retiré à chaque longeron Aucun pli retiré (6 mini) Id Orientat° Hill 1 2 90 3 45 0,002 4 5 6 Panneau 4 Panneau 4 Id Orientat° Hill 5 90 0,001 6 45 0,003 7 0,002 8 9 Chute brutale de Hill 6 plis mini afin de garantir la solidité du système (Bird Impact, grêle, etc…)

Résultats – Critères de HILL Des contraintes présentes surtout au niveau de l’encastrement

Résultats – La DEFORMEE Déformée importante (10 cm) mais réaliste pour un caisson de voilure

CONCLUSION MODELISATION : Manipulation enrichissante des modèles éléments finis avec des matériaux composite Résultats de modélisation à prendre avec prudence COMPOSITE : Etude des modes et techniques de drapage Importance du drapage dans une structure