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