Assemblages boulonnés en matériaux composites

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Les joints mécaniques sont un maillon faible des structures composites. Les essais standards montrent qu’en termes de résistance, un joint mécanique entre deux membres en alliage d'aluminium sera largement plus performant qu’un joint analogue en composite carbone/époxy destiné À le remplacer dans des applications structurales. Ces observations semblent contredire le succès persistant et grandissant des composites À matrice polymère dans les applications aéronautiques au détriment des alliages métalliques. En réalité, les deux principales raisons du succès des composites sont premièrement la supériorité éprouvée de leur performance mécanique en fatigue et en second lieu la réduction du nombre de pièces À assembler qui permet la réduction du coût final. Cependant, la nécessité de recourir À des fixations mécaniques reste inévitable et ainsi une source de problèmes. Pour remédier À la faiblesse des joints en composites, les ingénieurs d’applications ont recours au surdimensionnement et/ou l’ajout d’alliage métallique au niveau des joints. L’objectif À long terme du programme de recherche est de réaliser et d’intégrer une série d'études expérimentales et théoriques du comportement mécanique des matériaux composites et de leur assemblage pour concevoir des structures optimisées et sécuritaires. La méthodologie que nous proposons exploite nos capacités en termes d’équipement À fabriquer et À caractériser physiquement et mécaniquement des matériaux composites et leurs assemblages. La modélisation de la rupture s’inspirera de la théorie SIFT (Strain Invariant Failure Theory). La recherche proposée est originale du point de vue combinaison des mesures des déformations par les techniques de corrélation d'images 3D et de la théorie SIFT. Tout en apportant une contribution spécifique aux domaines des applications aéronautiques; les connaissances développées seront aussi directement applicables À un éventail d'autres structures dans le domaine du transport, automobiles, structures nautiques et navales, énergie éoliennes, etc. Le succès des structures primaires qui nécessitent des joints mécaniques, passe par un design optimal qui repose sur des modèles de comportement mécanique fiables et vérifiables. Cette fiabilité passe par une très bonne compréhension des mécanismes d’endommagement et de rupture. Ce dernier point requiert une utilisation appropriée et intégrée des méthodes expérimentales, théoriques et numériques tel que projetée dans les recherches proposées. Le milieu académique puisera dans les nouvelles idées théoriques et approches expérimentales qui résulteront de cette recherche afin de lever les nombreuses ambiguïtés actuelles entourant les critères de rupture. Le milieu industriel peut en bénéficier À deux niveaux : (1) niveau de design optimal tel qu’expliqué ci-haut et (2) niveau de la qualification aéronautique des matériaux et structures composites.