Développement de méthodologies et validation de la conception de raidisseurs à poids optimisé pour les futures ailes composites
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Bref rapport
DOVER a pour objectif de développer un outil et une méthodologie d'optimisation de la conception dédiés à la conception de configurations de panneaux raidis composites de conception innovante et optimisées en termes de poids, avec la capacité d'améliorer tous les domaines et paramètres de configuration tels que les géométries, les séquences d'empilage ou les rivets anti-écaillage. La précision et la fiabilité de la méthodologie résultante ont été validées par des tests expérimentaux.
La proposition de solution de DOVER a été la création et la validation d'un outil de conception et d'une méthodologie permettant l'optimisation des panneaux composites structurels raidis des ailes. L'outil développé fournit un environnement pour l'étude de conceptions légères innovantes, notamment la géométrie du renfort, l'épaisseur et la disposition des différents composants, la forme du cône ou la configuration des rivets anti-écaillage. Grâce à cet outil, le concepteur peut prédire la rupture de toute configuration de faux-rond des raidisseurs et obtenir une optimisation globale du panneau avec un gain de temps considérable, car il ne nécessite pas de modèles numériques complexes pour prédire le comportement, et économiquement, puisqu'il il n’est pas nécessaire de réaliser des campagnes de tests coûteuses.
Pour parvenir à cette solution, DOVER a été structuré en différentes étapes qui garantissent une qualité, une précision et une fiabilité maximales. Grâce à une première étude expérimentale du comportement du panneau raidi, une base expérimentale est établie qui permet de développer un modèle et de générer une méthodologie de prévision de l'apparition d'une rupture. Cette méthodologie est mise en pratique en concevant différentes configurations innovantes de panneaux raidis. Les solutions optimisées sont évaluées et corrélées avec les résultats expérimentaux. A cet effet, dans une dernière étape, des panneaux mono-raidifiés ont été fabriqués, et les contraintes et déformations ont été obtenues au moment de l'échec pour valider le développement.
Les travaux menés pour atteindre les objectifs précités ont été structurés en quatre tâches principales :
Tâche 1.- Définition des campagnes d'essais, fabrication des éprouvettes et exécution des campagnes d'essais initiales, y compris l'impact sur les éprouvettes, les essais de traction et de compression, tant statiques que de fatigue après impact, et la réalisation de ces essais à température ambiante, à froid et dans des conditions humides et chaudes.
Tâche 2.- Préparation de modèles d'éléments finis, corrélant leurs résultats avec les résultats obtenus expérimentalement pour le développement ultérieur d'une méthodologie et d'un critère permettant de prédire le début de la défaillance.
Tâche 3.- Développement de panneaux raidis innovants grâce à des stratégies d'optimisation dans des modèles d'éléments finis simples en utilisant la méthodologie du projet.
Tâche 4.- Validation des nouvelles conceptions par des essais expérimentaux sur des éprouvettes mono-raidies sous traction et compression avec à la fois des charges statiques et de fatigue après impact.
