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Études du comportement des pièces non rigides en matériaux composites renforcés de fibres à l'assemblage

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Vu, Ngoc-Hung (2019). Études du comportement des pièces non rigides en matériaux composites renforcés de fibres à l'assemblage. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans les industrie aérospatiale et automobile, le contrôle de la qualité des pièces fabriquées représente toujours une exigence cruciale. Il est impossible d'être assuré de la fonctionnalité et de la qualité des produits sans tenir compte de cet aspect. À l'état libre, les pièces non rigides fabriquées telles que les produits aéronautiques présentent des écarts par rapport à leur forme nominale (CAO) en raison de la gravité et l’effet des contraintes résiduelles, ce qui les rend éventuellement non qualifiées pour l'assemblage. Par conséquent, avant l'assemblage, l'inspection géométrique doit être mise en oeuvre. Dans l'industrie, des gabarits de conformation, dédiés pour l'inspection, sont généralement utilisés pour compenser les changements de forme des pièces non rigides. L'installation de gabarits de conformité est généralement coûteuse et prend du temps. De toute évidence, une méthode d’inspection virtuelle qui élimine le besoin des gabarits spécialisés pourrait résoudre ce problème. Cependant, le développement d'une méthode d'inspection virtuelle pour les pièces composites non rigides est une tâche difficile en raison du comportement non linéaire anisotrope complexe du matériau. Notre premier objectif dans cette thèse est d'étudier le comportement de pièces non rigides en matériaux renforcés de fibres à l'assemblage. Cet objectif est atteint en développant une méthode permettant de caractériser le comportement de pièces composites non rigides s’appliquant au processus d’assemblage. Pour ce faire, le développement de modèles de matériaux appropriés capables de capturer la grande déformation anisotrope de pièces composites non rigides est tout d'abord mis en oeuvre. Une méthode de caractérisation permettant d’identifier les paramètres matériels de ces modèles est ensuite proposée. Le deuxième objectif de cette thèse est de développer une méthode d'optimisation associée à l'analyse par éléments finis (FEA) afin de trouver les charges optimales appliquées pour assurer la conformité de pièces non rigides en matériau composite au cours du processus d'assemblage. Le comportement des pièces composites non rigides obtenues à partir des travaux de caractérisation est utilisé pour simuler la déformation d'une pièce composite dans le schéma des forces d'assemblage. Dans cette thèse, une modélisation par la méthode des éléments finis a été utilisée avec Abaqus/Standard.

Titre traduit

Study on the behavior of non-rigid parts made of fiber-reinforced materials with application to assembly process

Résumé traduit

In aerospace and automobile industries, the quality control of manufactured part is always a crucial requirement. It is impossible to be assured of functionality and quality of products without regarding this aspect. In free-state, manufactured non-rigid parts such as aeronautic products have deviations from their nominal (CAD) shape due to weight and residual stress, making it possibly unqualified for assembly. Therefore, prior to assembly, the geometric inspection needs to be implemented. In industry, dedicated inspection fixtures are commonly used to compensate for shape changes of non-rigid parts. The installation of these fixtures is usually time-consuming and costly. Obviously, a virtual inspection method which eliminates the need for specialized fixtures could significantly solve this problem. However, the development of a virtual inspection method for non-rigid parts made of composite materials is a challenging task because of their complex anisotropic nonlinear behavior. The first objective of this thesis is to study the behavior of non-rigid parts made of fiber-reinforced materials during assembly. This objective is fulfilled by developing a method to characterize the behavior of non-rigid composite parts with application to assembly process. To do so, suitable material models capable of capturing the large anisotropic deformation of non-rigid composite parts is firstly implemented. A characterization method for identifying material parameters of these models is then proposed. The second objective of this thesis is to develop an optimization method coupled with finite element analysis to find the optimal applied forces for conformity of non-rigid composite material parts during assembly. The behavior of non-rigid composite parts obtained from the characterization work is used to simulate the deformation of composite parts. In this thesis, FEA modelling was employed using the Abaqus/Standard software.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 105-113).
Mots-clés libres: caractérisation mécanique, modèle de matériau anisotrope, composites renforcés de fibres, processus d'assemblage, méthode des éléments finis, élément de coque à déformation finie, modélisation inverse, optimisation, algorithme génétique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Pham, Tan
Codirecteur:
Codirecteur
François, Vincent
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 02 déc. 2019 21:12
Dernière modification: 02 déc. 2019 21:12
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2413

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