Highly nonlinear and transient structural dynamics: A review about crashworthiness of composite aeronautical structures
Dynamique non linéaire transitoire des structures : revue du comportement au crash des structures composites d'aéronefs
Résumé
The present paper is a bibliographic review dealing with composite aircraft and rotorcraft crashworthiness. It focusses on structural aspects of large composite aircraft or rotorcraft parts (fuselage parts, barrels or larger). Material topics such as the experimental characterization and numerical modelling of the dynamic behavior of composite materials, of composite joints (details) and of energy absorbing components (elementary parts) are mentioned but not discussed in details. The first section of the paper deals with works performed in various labs since the early 90’s. The second section describes the global strategy of the French Aerospace Lab in the matter of studying composite aircraft or rotorcraft crashworthiness on the same period, following a quite different strategy. Lessons learnt from all of these works are discussed in details that can be derived into best practices for young engineers or researchers working in this field. Indeed the complexity of the composite materials hence structures behavior under crash conditions is so big (because of potentially very versatile rupture behaviors) that great care must be taken when studying their crash response. As a conclusion of the review paper, the need of an numerical/experimental building block approach up to the barrel level is clearly evidenced, with should not do without well assessed V&V (verify and validate) strategies for the virtual part of the process.
L'article est une revue bibliographique des travaux traitant du comportement au crash des structures composites d'avions et d'hélicoptères. Il se focalise sur les aspects structuraux, et des structures avions ou hélicoptères de grandes dimensions (parties de fuselages, tronçons, ou plus grands encore). Les sujets de la caractérisation expérimentale et de la modélisation numérique du comportement dynamique des matériaux composites, des assemblages élémentaires et des absorbeurs d'énergie (en tant que pièce élémentaire) sont évoqués mais pas discutés de façon détaillée. La première partie du papier aborde les travaux réalisés dans diféfférents laboratoires depuis les années 90. La seconde partie décrit la stratégie globale - assez différente - mise en œuvre par l'ONERA sur la même période dans le domaine de l'étude du comportement au crash des aéronefs composites. Les enseignements tirés de l'ensemble de ces travaux sont ensuite discutés en détail, afin d'être transmis aux jeunes ingénieurs et chercheurs travaillant sur ce sujet, sous la forme de "bonnes pratiques". En effet, la complexité de la réponse mécanique des matériaux et donc des assemblages et des structures composites en conditions de crash est telle (principalement à cause de la grande versatilité de leur comportement à rupture), que de grandes précautions doivent être prises quand on étudie le crash de ces structures. Comme conclusion de cette revue, le besoin de la mise en place d'une approche de conception expérimentale/numérique pyramidale, jusqu'à l'échelle du tronçon de fuselage, est clairement mis en évidence, ce qui ne devrait pas être réalisé sans une stratégie de validation de type V&V (Vérifier et Valider) pour la partie "virtuelle" du processus.
Origine : Accord explicite pour ce dépôt
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