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INP Toulouse

1. Derias, Bruno. Simulation numérique pour le développement d'une nouvelle génération de structure aéronautique soumise à impacts : Numerical simulation for the development of a new generation of impacted aeronautical structure.

Degree: Docteur es, Mathematiques Appliquées, 2020, INP Toulouse

L'aéronautique recherche des matériaux à haute performance pour réduire le poids structurel et absorber l'énergie des chocs. Les matériaux composites offrent des perspectives liées au rapport de la masse et de la rigidité. Cependant, la dispersion de leurs propriétés mécaniques due aux conditions environnementales ou au comportement à l'impact entrave leur développement. Actuellement, des solutions en nid d'abeilles et des mécanismes complexes d'absorption d'énergie sont utilisées. Le dimensionnement des structures est maîtrisé pour des chargements conventionnels, mais pas pour des cas sévères comme l'impact aviaire. Dans le cadre du développement d'une structure aéronautique renforcée innovante, l'objectif de cette étude est d'identifier et de caractériser un nouveau concept de matériau composite absorbant à l'échelle du coupon. Afin d'améliorer sa fiabilité et d'optimiser ses caractéristiques d'absorption lors d'impacts à haute énergie, des travaux sont réalisés pour développer en parallèle une méthodologie d'étude expérimentale et un modèle par éléments finis. L'objectif de ce dernier est de disposer d'un outil prédictif validé par corrélation avec l'expérimental pour assurer un essai virtuel. Le manque de connaissance du comportement non linéaire du matériau composite à forte déformation, pour différentes vitesses, ainsi que des mécanismes d'endommagement et de rupture sont des freins à son développement. L'absence d'une matrice d'expérimentation dédiée présente une difficulté pour sa caractérisation et son dimensionnement. Les travaux se concentrent sur l’étude des aspects mathématique, mécanique, numérique et informatique du problème. Les trois composantes de ce problème, c’est-à-dire l’oiseau, le matériau absorbant et le concept du fond étanche sont étudiés. Pour cela, trois cas d’application sont mis en œuvre. Après le développement d'études expérimentales de caractérisation, la qualification et la justification du nouveau concept est validée par corrélation avec une méthodologie de simulation numérique dédiée. Les résultats de l'étude mettent en évidence l'analyse et le développement d'un concept intéressant. Ce projet de thèse comporte également des analyses complémentaires concernant deux autres cas d’impact aéronautique : l’impact multiple de grêlons et de débris de pneu. Ces deux cas ont été envisagés suite aux enseignements tirés des études menées précédemment. Enfin, une conclusion présente notamment des perspectives de prolongement des travaux présentés.

Aeronautics search high performance materials for structural weight reduction and impact energy absorption. Composite offers perspectives related to mass and stiffness ratio. However, the dispersion of their mechanical properties due to environmental conditions or impact behaviour hinders their development. Currently, honeycomb solutions and complex energy absorption mechanisms are used. The sizing of structures is controlled for conventional loads, but not for severe cases such avian impact. In the context of the development of an innovative…

Advisors/Committee Members: Spitéri, Pierre (thesis director), Marthon, Philippe (thesis director).

Subjects/Keywords: Mathématique appliquée; Simulation numérique; Aéronautique; Eléments finis; Optimisation; Dynamique transitoire; Composite; Analyse non linéaire; Structure renforcée; Impact aviaire; Choc multiple; Grêlon; Débris de pneu; Applied mathematics; Numerical simulation; Aeronautics; Finite element; Optimization; Transient dynamic; Composite; Nonlinear analysis; Reinforced structure; Multiple impact; Hail; Tire debris; Avian impact

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APA (6th Edition):

Derias, B. (2020). Simulation numérique pour le développement d'une nouvelle génération de structure aéronautique soumise à impacts : Numerical simulation for the development of a new generation of impacted aeronautical structure. (Doctoral Dissertation). INP Toulouse. Retrieved from http://www.theses.fr/2020INPT0012

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Derias, Bruno. “Simulation numérique pour le développement d'une nouvelle génération de structure aéronautique soumise à impacts : Numerical simulation for the development of a new generation of impacted aeronautical structure.” 2020. Doctoral Dissertation, INP Toulouse. Accessed April 09, 2020. http://www.theses.fr/2020INPT0012.

MLA Handbook (7th Edition):

Derias, Bruno. “Simulation numérique pour le développement d'une nouvelle génération de structure aéronautique soumise à impacts : Numerical simulation for the development of a new generation of impacted aeronautical structure.” 2020. Web. 09 Apr 2020.

Vancouver:

Derias B. Simulation numérique pour le développement d'une nouvelle génération de structure aéronautique soumise à impacts : Numerical simulation for the development of a new generation of impacted aeronautical structure. [Internet] [Doctoral dissertation]. INP Toulouse; 2020. [cited 2020 Apr 09]. Available from: http://www.theses.fr/2020INPT0012.

Council of Science Editors:

Derias B. Simulation numérique pour le développement d'une nouvelle génération de structure aéronautique soumise à impacts : Numerical simulation for the development of a new generation of impacted aeronautical structure. [Doctoral Dissertation]. INP Toulouse; 2020. Available from: http://www.theses.fr/2020INPT0012

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