Développement de méthodes analytiques pour un outil de dimensionnement de cadre de fuselage en matériaux composites

Sauvé, Jérémie (2014). Développement de méthodes analytiques pour un outil de dimensionnement de cadre de fuselage en matériaux composites. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’objectif du présent projet de Maîtrise est la préparation d’un ensemble de méthodes analytiques qui seront utilisées par un outil de dimensionnement de cadres de fuselage d’avion en matériaux composites. Cet outil fait l’évaluation de plusieurs modes de défaillance s’appliquant à un cadre et vérifie les marges de sécurité associées à chacun d’eux. L’outil suit un processus itératif jusqu’à l’obtention du cadre optimal pour les paramètres fixes choisis par l’utilisateur.

Les modes de défaillance du cadre pris en compte par l’outil sont la rupture du matériau composite, le flambage local, le crippling, le flambage latéral et le flambage global. Chaque mode de défaillance est associé à des formulations mathématiques, des hypothèses et des limitations. Une revue de littérature a permis d’identifier des formulations pertinentes pour faire l’évaluation des chargements ultimes associés à chacun des modes de défaillance. Également, de nouvelles formulations et méthodologies ont été développées pour combler certains manques dans la littérature concernant le flambage local et latéral. Notamment, une formulation analytique ainsi qu’une méthodologie approximative basée sur des résultats obtenus par éléments finis ont été développées. C’est deux méthodes, combinées, permettent de faire la prédiction du chargement de flambage latéral d’un cadre de fuselage en matériau composite. Finalement, le présent projet a nécessité la création de quelques outils secondaires utilisés pendant le développement de la méthodologie pour le flambage latéral. Ces outils sont aussi présentés à l’intérieur du présent mémoire.

Titre traduit

Development of analytical methods for a composite frames sizing tool

Résumé traduit

The goal of this research project is to prepare a series of analytical formulations to be used by a sizing tool for composite airplane fuselage frames. This tool verifies a series of failure modes related to a frame and calculates their respective margins of safety. The tool follows an iterative process until the optimal frame is reached according to user defined parameters.

The failure modes taken into account by the sizing tool are the composite material failure, local buckling, crippling, lateral buckling and global buckling. Each phenomenon is associated with its own mathematical formulations, assumptions and limitations. Existing formulations for the margin of safety calculations of each failure phenomenon was found from a literature review. Also, new formulations were developed within the current project for local and lateral buckling. In particular, an analytical formulation and an approximation method based on results obtained from finite element have been developed. Those two methods, combined, allow the estimation of the lateral buckling load of a fuselage composite frame. Finally, the current project required to create some secondary tools used during the development of the methodology for lateral buckling. Those tools are also presented in this thesis.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Bibliographie : pages 173-177.
Mots-clés libres:	Avions Fuselage Materiaux. Composites Rupture. Analyse des défaillances (Ingénierie) Flambage (Résistance des matériaux) Modèles mathématiques. cadre, dimensionnement, matériaux composites, rupture matériau, instabilité
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Dubé, Martine
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	24 oct. 2014 18:23
Dernière modification:	24 oct. 2014 18:23
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1361

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