Global-local analysis of composite structures

Abstract

Le processus de conception et de certification des structures aérospatiales nécessite une caractérisation détaillée de l’état de contraintes. Toutefois, la complexité de ces structures et l’utilisation de matériaux composites peuvent considérablement augmenter le temps de calcul des modèles. Ce travail propose une méthodologie de modélisation de type global-local pour mettre en place un modèle d’ordre élevé uniquement pour une région réduite du modèle global. La méthodologie a été mise en œuvre en deux étapes. La première étape est consacrée à l’analyse statique sur un modèle global de la structure et se faità l’aide d’un logiciel commercial de calcul par éléments finis utilisant des éléments standard 1D / 2D. Dans une deuxième phase, un modèle 1D d’ordre élevé est créé localement dans la zone d’intérêt (ZOI), en important les informations de l’analyse globale précédente. Les théories raffinées utilisées dans l’analyse détaillée sont mises en œuvre dans le cadre de la formulation unifiée proposée par Carrera. En raison des caractéristiques de ces théories d’ordre élevé, il est possible de saisir précisément l’état de contrainte 3D et de pouvoir bien décrire des phénomènes complexes telles que les effets de bord libre dans des structures composites. Des benchmarks seront illustrés pour démontrer l’efficacité de la méthodologie proposée.