Développement d’une méthode pour le choix de modèles éléments finis d’assemblages de structures aéronautiques

Offre de stage MASTER 2 ou projet de fin d’étude d’école d’ingénieur

Contexte et problématique

Le calcul des assemblages mécaniques de structures aéronautiques se basent aujourd’hui sur des modèles éléments finis permettant de reproduire le comportement sous différentes conditions de chargement (statique, dynamique, fatigue…) afin de simuler certaines phases du cycle de vie de la structure (phase d’assemblage, vol de l’avion…). En plus de l’aspect des conditions de chargement, le choix de l’approche de modélisation à adopter dépend aussi d’autres facteurs comme la complexité et la taille de la géométrie de la structure qui aura un impact sur le temps de mise en oeuvre du modèle et le temps de calcul. La façon dont le modèle sera exploité est aussi à prendre en compte dans ce choix. Pour une étude paramétrique ou probabiliste par exemple, le modèle devra aussi être capable de modéliser les variabilités et de les propager afin de fournir une quantité d’intérêt suffisamment robuste et précise.

Objectifs du stage

L’objectif de ce stage est de proposer une méthode permettant à l’ingénieur de choisir de manière judicieuse le type de modèle éléments finis à utiliser pour un cas d’étude précis qui sera défini par le type de fixation mécanique employé (rivet, boulon), la géométrie des pièces assemblées, la gamme d’assemblage, les conditions de chargement et l’objectif de la modélisation. On s’intéressera à des modèles à base de connexions ponctuelles ou surfaciques intégrant ou non les comportements non-linéaires induits par les contacts ou les dégradations matériau.
Ces différents types de modèles seront tout d’abord listés et catégorisés par le stagiaire en se basant sur la littérature académique et sur les pratiques industrielles. Pour chaque modèle identifié, le stagiaire proposera un estimateur de la pertinence du choix selon des indicateurs de performance et de robustesse du modèle mais aussi du coût de sa mise en oeuvre et du temps de calcul. La méthodologie sera évaluée sur quelques cas d’étude ce qui nécessitera la mise en oeuvre de quelques modèles de la littérature.