Etude d’un Caisson de Voilure en composite
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Etude d’un Caisson deVoilure en composite
BALANDRAS VincentFICHET ServanM2GMA
Lundi 14 décembre 2009
Présentation de l’étudeCaractéristiques :
• 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 compositeConclure sur l’importance de la modélisation
Modélisation de l’ensembleUne modélisation surfacique :
TOP
BOTTOM
FRONT
REAR
RIBS
Maillage obtenu à partir d’un MeshSeedFinesse du maillage : ≈ 1 Element / 10 mm
Modélisation de l’ensembleLa 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 : 20kN
Effort résultant : 40kN
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 CalculsEtat initial du drapage :
ID du pli Orientat° du pli Hill max1 0 1,052 0 1,073 45 0,6954 90 0,2285 135 0,4166 0 1,157 45 0,7038 90 0,2419 135 0,446
10 0 1,23
Règles de drapages :
SymétriePas plus de 2 plis identiques qui
se suiventChangement d’orientation
entre 2 plis ≤ 45°Plis non travaillants sur
l’extérieurCritère de Hill < 0,8
Symétrique
Même drapage quelque soit la pièce étudiée :
SYSTÈME NON OPTIMISE
Le Drapage: Entre Conception et CalculsLa conception choisie :
- 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 »
- Obtenir des Critères de Hill < 0,8 et optimiser la masse
Orientation optimisée des plis
Résultats - PEAUXId Orient° Hill1 0 0,6262 0 0,5533 45 0,1314 0 0,4945 -45 0,2146 0 0,5937 0 0,7128 -45 0,3879 0 0,56610 45 0,14711 0 0,59612 0 0,66
Id Orientat° Hill4 0 0,0025 -45 0,0016 0 0,0037 0 0,0028 -45 0,0039 0 0,002
Id Orientat° Hill1 0 0,1162 0 0,1173 45 0,1234 0 0,1235 -45 0,1276 0 0,1257 0 0,1288 -45 0,1319 0 0,134
10 45 0,13811 0 0,13812 0 0,138
Id Orientat° Hill4 0 0,0015 -45 0,0026 0 0,0017 0 0,0018 -45 0,0029 0 0,001
1 pli retiré à chaque panneau
Pann
eau
1Pa
nnea
u 4
Panneau 1Panneau 4
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
Chute brutale de Hill6 plis mini afin de garantir la
solidité du système (Bird Impact, grêle, etc…)
BOTTOM TOP
Résultats - LONGERONS
1-2 pli retiré à chaque longeron
Pann
eau
1Pa
nnea
u 4
Panneau 1Panneau 4
Id Orientat° Hill1 0 0,6262 45 0,5533 90 0,1234 -45 0,3945 90 0,1956 45 0,5947 0 0,7128 45 0,3879 90 0,44210 -45 0,14711 90 0,46312 45 0,6613 0 0,766
Id Orientat° Hill5 90 0,0016 45 0,0037 0 0,0028 45 0,0039 90 0,002
Id Orientat° Hill1 0 0,2832 90 0,1643 45 0,154 45 0,1555 90 0,1776 0 0,305
Id Orientat° Hill1 0 02 90 03 45 0,0024 45 0,0025 90 06 0 0
Aucun pli retiré (6 mini)
Orientation essentiellement à 90°/45°/-45° (CISAILLEMENT)
Règles de drapages respectées
Hill maxi : 0.712 < 0.8
REARFRONT
Chute brutale de Hill6 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
COMPOSITE :
Etude des modes et techniques de drapageImportance du drapage dans une structure
MODELISATION :
Manipulation enrichissante des modèles éléments finis avec des matériaux composite
Résultats de modélisation à prendre avec prudence