Modélisation à l’impact de pales d’hélicoptères

Other literature type French OPEN
Rivallant, Samuel (2003)
  • Subject: Composites | Mousse | Flambage | Décollement | Impact | Modélisation numérique dynamique rapide | Endommagement | Barres de Hopkinson | 620.1

Cette étude est une contribution à la modélisation de l'impact sur structures composites complexes appliquée aux pales d'hélicoptère. Une étude expérimentale du comportement des matériaux constituant une pale est réalisée. Des tests de compression aux barres de Hopkinson permettent de déterminer le comportement dynamique des matériaux composites : fortes vitesses de déformation, étude de la micro-fissuration initiale du matériau et du comportement des plis à +/-45° au sein des stratifiés. Parallèlement, la mousse constituant l'âme des pales est caractérisée en statique et en dynamique. Le décollement de peaux sur mousse est également étudié. Un modèle numérique 2D est proposé. L'initiation du décollement est pilotée par un critère double : limite à rupture de la mousse et critère de flambage local de la peau. Pour cela, un modèle de flambage local statique est développé, ainsi qu'un second modèle qui permet de tenir compte des phénomènes de flambage dynamique par analogie avec la réponse de modèles mécaniques de type masses-ressorts-amortisseurs. La propagation du décollement s'effectue par endommagement d'une couche d'éléments sous la peau. Elle s'appuie sur la mécanique de l'endommagement (Ladevèze) avec une approche globale. Le modèle est validé par des essais d'impact sur éprouvettes. This study is a contribution to the modelling of impact on complex composite structures applied to helicopter blades. An experimental study of the behaviour of materials that make up a blade is carried out. Compression tests are made on Split Hopkinson Pressure Bars to determinate the dynamic behaviour of composite materials : high strain rate, study of the material initial micro-cracking and behaviour of +/-45° plies within laminates. In parallel, foam constituting the core of the blades is characterised for static and dynamic loading. The skin-foam debonding is also studied. A 2D numerical model is proposed. The debonding initiation is controlled by a double criterion : ultimate tensile stress in the foam and local buckling of the skin. Thus, a model of static local buckling is developed, as well as a second model which makes it possible to take into account the dynamic buckling phenomenon by analogy with the response of mass-spring-dashpot models. The debonding propagation is represented by damaging a layer of elements under the skin. It is based on damage mechanics (Ladevèze) with a global approach. The model is validated by low velocity impact tests.
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