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64 results on '"Bruno Castanié"'

1. Experimental behaviour of aeronautical notched carbon fibre reinforced thermoplastic panels under combined tension-shear-pressure loadings

Author: Florent Grotto, Christophe Bouvet, Bruno Castanié, Joël Serra, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], Engineering Failure Analysis, General Engineering, General Materials Science
Abstract: International audience; This is a PDF file of an article that has undergone enhancements after acceptance, such as the addition of a cover page and metadata, and formatting for readability, but it is not yet the definitive version of record. This version will undergo additional copyediting, typesetting and review before it is published in its final form, but we are providing this version to give early visibility of the article. Please note that, during the production process, errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain.
Published: 2023
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2. Design and Testing of Impacted Stiffened CFRP Panels under Compression with the VERTEX Test Rig

Author: Florent Grotto, Christophe Bouvet, Bruno Castanié, Joël Serra, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: post-buckling, numerical simulations, stiffened panel, compression after impact, stiffener debonding, experiments, Aerospace Engineering, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph]
Abstract: International audience; Aeronautical composite primary structures must evidence sufficient residual strength in the presence of damage for compliance with damage tolerance requirements. The study of stiffener debonding on panels subjected to compression after impact is performed in that scope. Compression leads to the buckling of the skin between the stiffeners, and thus a complex loading of the bonding between the skin and the stiffener. This paper describes the development of a stiffened specimen for the VERTEX multiaxial test rig as a first step towards the study of the damage tolerance evaluation of stiffened structures, under combined loadings and at the intermediate scale of the test pyramid. By using virtual testing, the specimen was designed to produce the phenomenology of interest as the first damage, i.e., the debonding of the stiffener from the centre. Three samples were manufactured and subjected to low velocity impacts at various locations and energies. Then the three samples were subjected to compression after impact, up to the stiffener debonding, under a post-buckling regime of the skin. Test loading evolution is described with force fluxes and global strains, obtained from in situ stereo-correlation. The different impacts were found to give different types of damage but similar residual strength to compression after impact.
Published: 2023
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3. Static crushing of wood based sandwich composite tubes

Author: Samuel Rivallant, Romain Guélou, Florent Eyma, Arthur Cantarel, Bruno Castanié, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, Static compression, Glass fiber, Composite number, 0211 other engineering and technologies, 02 engineering and technology, Epoxy, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], 01 natural sciences, 010101 applied mathematics, Core (optical fiber), Coupling effect, Energy absorption, visual_art, 021105 building & construction, Ceramics and Composites, visual_art.visual_art_medium, Transportation industry, 0101 mathematics, Composite material, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Civil and Structural Engineering
Abstract: This study presents static compression of sandwich tubes for crash applications in the transportation industry. The tubes were made from “I214” poplar veneers for the core, and carbon or glass woven plies reinforced with epoxy resin composites for the skins. The number of I214 layers in the core was varied between 2 and 6 while keeping the same number of plies for the skins. The results reveal interesting energy absorption performance of such structures in static, together with a coupling effect. In comparison with reference, all-carbon tubes, the sandwich tubes with carbon fibre skins having six I214 poplar plies showed an increase in mass of 75.2 g (+271%), a slightly degraded Specific Energy Absorption (- 7.2 J / g, − 10%), and an increase in the energy absorbed (+3,017 J, + 242%). For sandwich tubes with glass fibre skins having six I214 poplar plies, the SEA improved (+16 J / g, + 75%), the energy absorbed increased by 2,192 J (+602%) and the mass increased by 75.3 g (+314%). The SEA levels obtained were of the order of 61.2 J / g for sandwich tubes with carbon fibres and 32.5 J / g for those made of glass fibres (average values from static tests on all configurations).
Published: 2021
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4. Benchmark of wrinkling formulae and methods for pre-sizing of aircraft lightweight sandwich structures

Author: Michele D'Ottavio, Olivier Polit, Bruno Castanié, Christophe Bouvet, M. Ginot, Elixir Aircraft, Laboratoire Energétique Mécanique Electromagnétisme (LEME), Université Paris Nanterre (UPN), Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Elixir Aircraft (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université Paris Ouest Nanterre La Défense (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi)
Subjects: Computer science, 02 engineering and technology, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], Benchmark, Composite beams, Stress (mechanics), 0203 mechanical engineering, Simple (abstract algebra), Sandwich structures, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Light aviation, Civil and Structural Engineering, business.industry, Structural engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, Wrinkling, Sizing, Finite element method, Compressive load, Mécanique des structures, 020303 mechanical engineering & transports, Buckling, Ceramics and Composites, Benchmark (computing), 0210 nano-technology, business
Abstract: Sandwich structures are widely used in many industrial applications and especially in light aviation. The local buckling phenomenon named “wrinkling” is one of the primary causes of compressive failure of such structures. Its calculation is a difficult practical problem since this phenomenon cannot be captured by the GFEM (Global Finite Element Model) classically used for aircraft structure sizing. Therefore, pre-sizing involves the use of a wrinkling model, which can be found in the literature. In practice, such models are used with high safety factors by the industry. This paper proposes an evaluation of analytical wrinkling formulas in an industrial setting. Realistic applications involve a framework (3D stress state, orthotropy, skin asymmetry) far from the assumptions on which most of the analytical formulations are based. The case study is a sandwich composite beam subjected to uni-axial compressive load. Limitations and assumptions of the analytical wrinkling models studied are quantified and a discussion on the relevance of using simple formulas for the design of sandwich structured composites is developed.
Published: 2021
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5. Failure simulation of four point bending CFRP laminate specimen including wrinkles

Author: Bruno Castanié, Pierre Journoud, christophe bouvet, Léon Ratsifandrihana, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Segula Technologies, Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph]
Abstract: International audience; The influence of manufacturing defects in laminated composites is an major field of research according to their detrimental effects on the residual strength of the structure [1]. Among the different types of defects, wrinkling and waviness are perhaps one of the most common and detrimental, especially under compression. Here the term “waviness” is used to describe in-plane misalignment of fibers and the term “wrinkling” refers to out-of-plane misalignment of fibers. In the literature, wrinkling in a planar part is massively studied [2-3] but to our knowledge, less interest was paid to the influence of wrinkling present in the radius of a curved part. In this paper, a numerical study the influence of wrinkles contained in the radius of L-shape specimen tested under four-point bending tests is done. The used model called ‘Discrete Ply Model’ (DPM) and developed at Institut Clement Ader [4–6] a decade ago [4–6], which has already demonstrated its capability to give a good agreement between experimental results and simulation of four points bending tests without wrinkles [7]. Several specimens with different severities of wrinkling were manufactured. Concave moulds were used with two strategies of stacking. The first one consists classically to lay in the concave mould the different plies to obtain the stacking desired without defect. The second method permits to introduce wrinkling of plies and consists in realizing the staking on a table and afterwards introducing the package in the mould. Depending on the number of plies previously stacked on the table, the wrinkles observed are more or less significant. By combining these two methods, the intensity of wrinkling created can be adjusted and regulated. This strategy produced good results when the number of plies initially stacked on a flat surface is low. When too much plies are used to insert wrinkling under the radius of curvature of the part, the defects created are too serious and many voids emerge caused by wrinkling of plies. Four points bending tests on the different specimens produced were carried out. Digital images correlation and infrared thermographic imaging were used simultaneously to follow the damage of specimens. This instrumentation has enabled to capture the scenario of failure of L-angle shapes with presence of wrinkling under the radius of curvature. Finally, the DPM was used to numerically simulate the tests previously mentioned taking into consideration the ply wrinkling experimentally observed. For that, a range of points corresponding to the interface of the different plies was measured and used to create a mesh, which perfectly corresponds to the specimen
Published: 2021

6. Structural testing of large notched composite specimens under combined shear and pressure

Author: Florent Grotto, Joel Serra, christophe bouvet, Bruno Castanié, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph]
Abstract: International audience; The VIRTUOSE project aims at reducing the number of experiments from the test pyramid that is necessary to certify aeronautical composite structures. Thanks to the VERTEX test rig [1, 2], a combined loading of tension/compression-shear-pressure can be applied on large specimens (400*400mm2 area of interest). Around the world, only few test rigs allow testing of structural specimens under multiaxial loadings. At a component level, between the coupon level and the assembly level, representative loadings are enforced on a large notched specimen representative of a composite fuselage section. The specimens are manufactured with 13 plies of unidirectional carbon/epoxy prepreg. Three notched panels with various stacking sequences are submitted to shear until failure. Three matching specimens are tested under shear up to failure with an additional initial internal pressure. Based on previous studies [1-3], methods of measurement have been developed to characterize global strains and loads fluxes undergone by the structure. Digital image stereo-correlation on the upper skin of the specimen is used to get full displacements fields. Once the curvature has been computed, the laminate theory allows the assessment of the fields of membrane stresses, in-plane loads and moment fluxes. Fluxes characterization on the specimen ends is of the utmost importance for industrial partners because the load cases used to size such panels are based on maximal allowable fluxes. The influence of the additional internal pressure on the failure scenario of the three different stacking sequences has been thoroughly analysed. Infrared thermography helped to clarify the failure chronology
Published: 2021

7. On the efficiency of some analytic wrinkling models

Author: Bruno Castanié, Malo Ginot, christophe bouvet, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Elixir Aircraft, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), and Elixir Aircraft (FRANCE)
Subjects: [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph]
Abstract: International audience; The design of very lightweight aircraft sandwich structured composites requires a deep knowledge to tackle the failure modes. In this paper, we focus on the wrinkling which may be the primary cause of failure of such structures. Currently, lightweight sandwich structured composites are more and more used in the aeronautics industry and extend to primary structures such as control surfaces [1]. The engineer therefore needs an efficient and effective tool to prevent the occurrence of wrinkling. The ideal, from the engineer’s point of view, would be to define the local buckling phenomenon using an analytical formulation with as few parameters as possible. As a result, the formulation proposed by Hoff and Maunter in 1945 [2] for wrinkling in sandwich beams is still widely used today as it only depends on 3 parameters. However, modelling the complex behaviour of local buckling in a sandwich structure using a simple analytical formulation is not easy. Strong assumptions are required to linearize the system of equations and obtain a simple form expression. A telling example is the approach of Douville and Grognec [3]. The authors start from a complex 3D base and then linearize their system by reporting the problem in an isotropic 2D framework. It is understood that analytical modelling allows a simple and quick use, which ideal for the engineers. However, this comes at the price of important assumptions, sometimes far from reality. Here, a critical literature review of analytical wrinkling formulations is done (for example [2-5]), and the equations are compared first to 3D finite element models and then to a coupon’s tests campaign. About fifty sandwich coupons panels, with a design consistent with those used in lightweight aeronautics sandwich structured composites, were tested. The onset of wrinkling under compressive uniaxial loading, thanks to Digital Image Correlation (DIC) and high-speed camera were captured. Finally, the limitations and approximations of the models are identified and the relevance of simple wrinkling formulas for the design of sandwich structured composites (anisotropy, defects etc...) are discussed.
Published: 2021

8. Crashworthiness of poplar wood veneer tubes

Author: Samuel Rivallant, Florent Eyma, Bruno Castanié, Arthur Cantarel, Romain Guélou, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Materials science, Crushing, Wood veneer, Mechanical Engineering, Stacking, Aerospace Engineering, 020101 civil engineering, Ocean Engineering, 02 engineering and technology, Wood, 0201 civil engineering, 020303 mechanical engineering & transports, 0203 mechanical engineering, Mechanics of Materials, Energy absorption, Automotive Engineering, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Crashworthiness, Dynamic 7 8, Composite material, Safety, Risk, Reliability and Quality, Static, Poplar, Civil and Structural Engineering
Abstract: International audience; This work studies the potential of using wooden tubes for crash applications. The tubes were made from 1 mm thick "I214" poplar veneers, according to different stacking sequences. Four configurations were characterized under static crushing (5 mm/min) and the one that performed best ([90/04/90]) was chosen to undergo dynamic tests under a drop weight tower (5.7 m/s). This configuration presents significant energy absorption performance in static (31.6 J / g) and in dynamic (28.5 J / g) crushing for a material that is natural, ecological (low carbon footprint), recyclable, and low cost in comparison with other materials such as composite materials. As with composites, the position, number, and orientation of the plies directly affect the amount of energy absorbed. The use of poplar, one of the weakest woods in mechanical terms, shows the possibilities of wood for this use.
Published: 2021
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9. Experimental study and in-situ FBG monitoring of process-induced strains during autoclave co-curing, co-bonding and secondary bonding of composite laminates

Author: Bruno Castanié, Gérard Bernhart, Philippe Olivier, Laure Moretti, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: In situ, Cure behaviour, Materials science, Composite number, Assembly, Thermosetting polymer, 02 engineering and technology, Composite laminates, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, law.invention, [SPI]Engineering Sciences [physics], Optical microscope, Mechanics of Materials, law, Thermosetting resin, Process monitoring, Ceramics and Composites, Adhesive, Composite material, 0210 nano-technology, Curing (chemistry), Secondary bonding
Abstract: International audience; The geometric stability of bonded structural parts, such as self-stiffened panels, is a critical issue in aeronautics. However, autoclave curing and bonding of large complex integrated primary structures often induce distortions compromising their geometric stability. Composite cure-induced strains and distortions have been extensively studied in the literature but the influence of the adhesive on these distortions has often been overlooked. More experimental data are therefore necessary to properly understand its influence on process-induced strains and its behaviour during cure. The present paper reports a wide range of new experimental investigations showing the non-negligible influence of the adhesive on cure-induced distortions of composite assemblies. The experimental data presented include post-cure distortion measurements, optical microscope imaging, micro-tomography imaging and FBG in-situ strain monitoring during an autoclave bonding process. These experiments demonstrate the impact of the adhesive film behaviour and of the manufacturing bonding process on final distortions and strains of composite assemblies.
Published: 2021
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10. Effect of milled notches on the strength of open hole, filled holes, single and double lap shear CFRP tension coupons

Author: Bruno Castanié, Victor Achard, Clement Chirol, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Machining process, Materials science, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Residual strength, 020303 mechanical engineering & transports, 0203 mechanical engineering, Shear (geology), Ultimate tensile strength, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Ceramics and Composites, Composite material, 0210 nano-technology, Open hole, Failure mode and effects analysis, Civil and Structural Engineering
Abstract: Splitting is the presence of a long, thin matrix crack observed in laminates stacked with unidirectional plies. The importance of splitting has been highlighted several times in the literature to explain failure scenarios of open and, more rarely, filled hole CFRP coupon specimens. This failure mode also seems to play an important role in the increase of residual strength after fatigue that is sometimes observed in such specimens. In this study, a machining process is used to mill notches at the boundary of holes for open and filled holes, and for single and double lap shear specimens. These notches mimics the effects of splitting and a significant increase of the quasi-static tensile strength (up to + 20%) is observed in open/ filled hole coupons and for double lap shear specimens. However, for single lap-shear specimens, the results are within the dispersion of the experimental results or lower.
Published: 2020
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11. Review of composite sandwich structure in aeronautic applications

Author: Bruno Castanié, Malo Ginot, Christophe Bouvet, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Elixir Aircraft, Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Elixir Aircraft (FRANCE), Département de Mécanique des Structures et Matériaux - DMSM (Toulouse, France), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Structure (mathematical logic), Engineering, business.industry, Mechanical Engineering, ComputerApplications_COMPUTERSINOTHERSYSTEMS, Composite, 02 engineering and technology, Aeronautic, 021001 nanoscience & nanotechnology, Construction engineering, 020303 mechanical engineering & transports, 0203 mechanical engineering, Mechanics of Materials, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Ceramics and Composites, Structure design, TA401-492, Mécanique des matériaux, Sandwich structures, 0210 nano-technology, business, Materials of engineering and construction. Mechanics of materials
Abstract: International audience; This paper presents a review of the issues concerning sandwich structures for aeronautical applications. The main questions raised by designers are first recalled and the complexity of sandwich structure design for aeronautics is highlighted. Then a review of applications is presented, starting with early examples from the 1930s and the Second World War. The growth in the use of sandwich materials in civil and military applications is then developed. Recent research and innovations conclude the paper.
Published: 2020
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12. Effective Static and Dynamic Finite Element Modeling of a Double Swept Composite Rotor Blade

Author: Erasmo Carrera, Bruno Castanié, Enrico Zappino, Matteo Filippi, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, Blade (geometry), Rotor (electric), business.industry, Composite number, 020101 civil engineering, 02 engineering and technology, Structural engineering, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], 021001 nanoscience & nanotechnology, Finite element method, 0201 civil engineering, law.invention, law, 0210 nano-technology, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: The paper concerns mechanical responses of helicopter blades made of composite materials. Structures with complicated geometries are modeled by using both beam and solid finite elements. The adopted one-dimensional kinematics only encompasses pure displacements; therefore, the connection with three-dimensional elements can be carried out with ease. Contributions to elastic and inertial matrices deriving from nodes shared by beams and solids are merely summed together through a standard assembling procedure. Stress, free vibration, and time response analyses have been performed on different configurations. A straight metallic rotating structure and a swept-tip blade made of an orthotropic material have been considered for verification and validation purposes. Current results have been compared with experimental data and numerical solutions available in the literature. Furthermore, a straight and a double-swept blade with a realistic airfoil have been studied. For the straight configuration, the one-dimensional results have been compared with finite element solutions obtained with commercial software. The methodology enabled complicated stress distributions and coupling phenomena to be predicted with reasonable accuracy and affordable computational efforts.
Published: 2020
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13. Characterization and modelling of cure-dependent properties and strains during composites manufacturing

Author: Philippe Olivier, Gérard Bernhart, Laure Moretti, Bruno Castanié, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: thermosetting resin, Materials science, Mechanical Engineering, Aeronautical industry, Composite number, Thermosetting polymer, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, process simulation, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, cure behaviour, Autoclave, [SPI]Engineering Sciences [physics], Mechanics of Materials, Geometric stability, Materials Chemistry, Ceramics and Composites, Composite material, 0210 nano-technology, Curing (chemistry)
Abstract: International audience; The geometric stability of structural parts is a critical issue in the aeronautical industry. However, autoclave curing of primary structural composite parts may cause significant distortions and divergences between the mould nominal geometries and the final shapes of the parts. To be able to anticipate such distortions, a robust simulation tool is needed, which can be implemented only if the phenomena involved are properly understood and characterized. The thermo-kinetic behaviour of the M21EV/IMA prepreg is fully characterized in this paper. Thermal strains and chemical shrinkages are measured using Thermo-Mechanical Analysis during the cure and the experimental method developed allows the thermo-chemical strains to be obtained even during the early stages of the cure. An experimental setup is developed to measure the thermo-mechanical behaviour of the material during its cure. Thanks to these measurements, a new constitutive mechanical model, inspired from the CHILE model, is defined. These data are then used as inputs for an FEA simulation of the entire curing process. Finally, the model is validated using the cure degree, glass transition and temperature monitoring, and post-cure distortion measurements.
Published: 2020
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14. Combined loadings after medium velocity impact on large CFRP laminate plates: Tests and enhanced computation/testing dialogue

Author: Samuel Rivallant, Guillaume Pichon, Antoine Trellu, Joël Serra, Bruno Castanié, Christophe Bouvet, Léon Ratsifandrihana, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), SEGULA Technologies [Trappes], Segula Technologies [France], Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Segula Technologies (FRANCE), Département de Mécanique des Structures et Matériaux - DMSM (Toulouse, France), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, Scale (ratio), Impact behavior, Computation, Composite number, General Engineering, Test rig, Damage tolerance, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Compression (physics), 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Shear (sheet metal), Laminates, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Ceramics and Composites, Mécanique des matériaux, Composite material, 0210 nano-technology, Pyramid (geometry)
Abstract: International audience; The development and certification of aeronautical composite structures is still largely based on the pyramid of tests. This approach is extremely costly in terms of number of tests, especially at the level of coupons. Moreover, these tests are highly conservative, under uniaxial loading, and do not represent the actual behavior at structure scale. To overcome these drawbacks, a new methodology has been developed at the Institut Clément Ader, which uses a complex loading test rig for technological specimens. This research focuses on the combined loading after impact of CFRP plates and highlights a specific behavior quite different from the usual CAI (Compression After Impact) response at the scale of coupons. In particular, compression, shear and combined shear/compression loadings were applied to large Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) laminated plates and the interaction of the impact damage with the post-buckling behavior has been investigated.
Published: 2020
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15. Damage Mechanics Modelling of the shear nonlinear behavior of Nomex honeycomb core. Application to sandwich beams

Author: Juan de Dios Rodriguez-Ramirez, Christophe Bouvet, Bruno Castanié, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Honeycomb, Materials science, General Mathematics, 02 engineering and technology, Sandwich structures -Sandwich testing, 0203 mechanical engineering, Damage mechanics, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], General Materials Science, Sandwich structures, Shear buckling, Civil and Structural Engineering, business.industry, Mechanical Engineering, Sandwich testing, Honeycomb (geometry), Structural engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, Compression (physics), Core (optical fiber), Shear (sheet metal), Nonlinear system, Honeycomb structure, 020303 mechanical engineering & transports, Buckling, Mechanics of Materials, Mécanique des matériaux, 0210 nano-technology, business
Abstract: International audience; In this work, a modelling strategy based on damage mechanics is presented for Nomex honeycomb core. The proposed approach is based on the experimental analysis presented by the authors in [1] and consists of the decoupled modelling of the buckling and collapse of cells for the HRH-78 Nomex honeycomb core with two damage parameters. The proposed approach shows good agreementwith the experimental tests. The computational cost is low, proving the efficacy of this technique. This strategy may avoid using full 3D models that mimic the real shape and is a step toward a full compression/shear nonlinear model forhoneycomb core.
Published: 2020
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16. On the potting failure of inserts for sandwich panels: Review of defects and experimental analysis

Author: Bruno Castanié, Christophe Bouvet, Juan de Dios Rodriguez-Ramirez, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Materials science, Syntactic foam, Mechanical Engineering, General Mathematics, technology, industry, and agriculture, food and beverages, 02 engineering and technology, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], 021001 nanoscience & nanotechnology, Potting, 020303 mechanical engineering & transports, 0203 mechanical engineering, Mechanics of Materials, General Materials Science, Composite material, 0210 nano-technology, Sandwich-structured composite, Civil and Structural Engineering
Abstract: International audience; In this paper the potting failures of inserts in sandwich structure is analyzed. The case of inserts potted with syntactic foam is investigated. First, a discussion about the influence of defects is made. Then, an experimental campaign is performed to determine the traction and compression behavior of the syntactic foam. Later, a specific technological pull-out test was performed, while a DIC system was used to record the tests. This allowed to observe and understand the different potting failure modes of inserts for sandwich panels. The obtained results suggest that the potting failure of inserts is predominant when fabrication or installation defects are present.
Published: 2020
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17. Experimental and numerical analysis of unfolding failure of L-shaped CFRP specimens

Author: Léon Ratsifandrihana, Christophe Bouvet, Pierre Journoud, Bruno Castanié, Frédéric Laurin, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Segula Technologies [France], DMAS, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Châtillon], ONERA-Université Paris Saclay (COmUE), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Office National d'Etudes et Recherches Aérospatiales - ONERA (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Segula Technologies (FRANCE), and Département de Mécanique des Structures et Matériaux - DMSM (Toulouse, France)
Subjects: Materials science, UNFOLDING FAILURE, Stacking, 02 engineering and technology, Curvature, COMPOSITE L-ANGLE, [SPI]Engineering Sciences [physics], 0203 mechanical engineering, Translaminar matrix cracking, Ultimate tensile strength, Perpendicular, [CHIM]Chemical Sciences, Civil and Structural Engineering, Shearing (physics), TRANSLAMINAR MATRIX CRACKING, [PHYS]Physics [physics], Unfolding failure, business.industry, Numerical analysis, DELAMINATION, Structural engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, Composite L-angle, Transverse plane, 020303 mechanical engineering & transports, Delamination, Ceramics and Composites, Bending moment, Mécanique des matériaux, 0210 nano-technology, business
Abstract: International audience; Highly curved laminated parts are used at the junction between two different perpendicular panels on aircraft primary structures. Usually, these laminates fail by delamination due to a bending moment, which appears when the part is loaded. The bending moment tries to flatten the part and out-of-plane tensile stresses are generated in the curvature. This failure is traditionally called unfolding failure. The modelling strategy called the 'Discrete Ply Model' (DPM) is used to simulate four-point bending tests on L-angle specimens. Experimental results of four point bending tests carried out at ONERA are used to validate the approach. Four different stacking sequences with the same thickness are taken into consideration in this study. In a second part, a sensitivity analysis on frictional coefficient, intralaminar matrix cracking, transverse tensile and shearing strength, and critical energy release rate in modes I and II is performed numerically and provides an original explanation of the failure scenario and the most influential parameter.
Published: 2019
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18. Large damage tolerance analysis with the VERTEX multiaxial test rig

Author: Joël Serra, christophe bouvet, Bruno Castanié, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2019

19. Experimental investigation of compression and compression after impact of wood-based sandwich structures

Author: Arthur Cantarel, Emmanuel De Luycker, John Susainathan, Florent Eyma, Bruno Castanié, Christophe Bouvet, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Laboratoire Génie de Production (LGP), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes, Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes (ENIT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Subjects: Materials science, Matériaux, Composite number, Residual stiffness, chemistry.chemical_element, Compression After Impact, 02 engineering and technology, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Specific strength, 0203 mechanical engineering, Aluminium, Composite material, Civil and Structural Engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, Compression (physics), Wood, [SPI.MECA.GEME]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanical engineering [physics.class-ph], Core (optical fiber), Residual strength, 020303 mechanical engineering & transports, Impact, Damage, chemistry, Ceramics and Composites, Impact energy, Sandwich, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; This paper presents an experimental investigation of compression on pristine specimens and the compression after impact (CAI) response of wood-based sandwich structures. Nine different types of sandwiches, made with plywood core and different aluminum or composite (carbon or glass or flax fiber) skins, are studied. Impact energy levels were fixed at 5 J, 10 J and 15 J in order to create significant defects. Failure modes and damage scenarios are analyzed. The influence of different skins with plywood core is explained in terms of residual strength, residual stiffness, and specific properties. It is shown that this type of structure exhibits very interesting compression properties in terms of specific strength, which is superior to a reference sandwich used for aircraft flooring, and in terms of behavior, with large plateau areas that can be useful for crash issues.
Published: 2019
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20. Insert sizing of sandwich panels by means of a failure mode map

Author: Juan de Dios Rodriguez-Ramirez, Bruno Castanié, christophe bouvet, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Honeycomb, [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Shear testing, Syntactic polymer foam, Inserts, Buckling
Abstract: International audience; Sandwich structures are widely used in many industrial applications like acclimated transportation, aeronautics, aerospace, naval, civil engineering, fluid storage, electronics, etc. These structures offer an exceptional benefit when they are used in aeronautics, the incorporation of this technology into the aircraft structures has proved to be a great solution for mass reduction problems due to their important bending stiffness and low weight, which allows to design lightweight parts.Nevertheless, sandwich panels are only used for secondary structures of airplanes, like gear doors or control surfaces. The reason is because their design is complex (against impacts or loads introductions for instance) and difficult to ensure the quality requirements.In this context, sandwich panels joints through inserts is a problem that is still investigated today and is the main subject of this research.The insert sizing is usually made using the methods proposed in the “Insert design handbook” of the ESA [1] and the “Military handbook 23A” [2]. These analytical methods based in the research carried by Ericksen in 1953 could lead to important errors of the pull-out allowable load prediction for some cases [3].This research is about the study of an insert installed into a sandwich panel for aeronautical applications with Nomex honeycomb core and CFRP skins. The objective is to develop a model of the insert behavior (including the different failure mechanisms) when it is pulled out.This includes a detailed study of the Nomex honeycomb core shear damage behavior [4], and a modelling strategy that allows to incorporate the nonlinear shear behavior at a very low computational cost [5]. Also, a study of the breaking of the potting is made to better understand this failure mode of inserts. Then, a F.E. model of the insert is developed and validated by comparison against experimental results showing good agreement Finally, this F.E. model it is used extensively to perform virtual tests and to trace an insert failure mode maps that allows to estimate the insert pull-out strength as function of the properties of the inserts, like size and their material properties.
Published: 2019

21. Virtual testing of metallic inserts for sandwich structures

Author: Juan de Dios Rodriguez-Ramirez, Bruno Castanié, christophe bouvet, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Honeycomb, Inserts, Sandwich, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], Nomex, FEA, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI.MECA.GEME]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanical engineering [physics.class-ph]
Abstract: International audience; In this research, the virtual testing approach is used to study the failure of inserts in sandwich structures. First, a reduced F.E. model of inserts is presented, which includes nonlinear aspects of the materials such as the buckling and collapse of the honeycomb cells, the failure of the potting and the matrix failure of the skins. These model are validated through comparison with real tests showing a good agreement. This work is part of the development of an insert sizing method that could be an alternative to the classical analytical methods.
Published: 2018

22. Continuum Damage Modeling of Shear Postbuckling in Honeycomb Core

Author: Juan de Dios Rodriguez, Bruno Castanié, christophe bouvet, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Condensed Matter::Soft Condensed Matter, [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph]
Abstract: International audience; Recently, the authors have highlighted by both numerical analysis and experiments the nonlinear behavior under shear of honeycomb [1]. The results showed that the buckling of the Nomex honeycomb core present a nonlinear elastic behavior beyond the buckling point. This is due to a reversible postbuckling as in aerospace structures. Depending on the load direction and the boundaries of the honeycomb the failure scenario is different. In classical tests such as double rail shear tests or double lap shear tests, the main loading direction is orthogonal to the cell edges at the vertex of the hexagonal shape. Thus, after a postbuckling regime, the honeycomb fails by collapse in shear of theses edges. Although for the tested specimen which mimics quite well the inserts in sandwich panels, the loading direction is parallel to this cell edges and the structures takes more easily the shear buckling thus generating a gain in the allowable up to 35 %. These observations allow the authors to propose a two parameters damage model to capture the shear nonlinear behavior of honeycomb cores. The first parameter will represent the initial buckling of the cells and the start of the collapse of the cells, this is from the initiation of the nonlinear behavior until the maximal shear stress. The second will represent the final collapse of the cells, this is from point where the maximal shear stress is reached until the shear stress is zero. Main results are shown below (the upper curve is the comparison with experiments and the two other represents the evolution of the damage parameters.
Published: 2018

23. Experimental investigation of impact behavior of wood-based sandwich structures

Author: Arthur Cantarel, Bruno Castanié, Florent Eyma, John Susainathan, Emmanuel De Luycker, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), and Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE)
Subjects: Materials science, 02 engineering and technology, Fiber-reinforced composite, 7. Clean energy, Low energy, 0203 mechanical engineering, 11. Sustainability, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Composite material, Acoustic insulation, Sandwich-structured composite, business.industry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Wood, Renewable energy, 020303 mechanical engineering & transports, Impact, Damage, 13. Climate action, Mechanics of Materials, Ceramics and Composites, Transportation industry, Sandwich, Fire resistance, Mécanique des matériaux, 0210 nano-technology, business
Abstract: International audience; Low carbon emission and sustainable development are shared goals throughout the transportation industry. One way to meet such expectations is to introduce lightweight materials based on renewable sources. Sandwich panels with plywood core and fiber reinforced composite skins appear to be good candidates. Additional properties of wood such as fire resistance or thermal and acoustic insulation are also essential for many ap- plications and could lead to a new interest for this old material. In this paper, Sandwich panels with two different types of plywood and four different skins (aluminum and glass, CFRP, or flax reinforced polymer) are tested under low-velocity/low energy impacts and their behavior is discussed.
Published: 2018
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24. Experimental and numerical analysis of Carbon Fiber Reinforced Polymer notched coupons under tensile loading

Author: Joël Serra, Bruno Castanié, Christophe Bouvet, Caroline Petiot, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Airbus Defence and Space [Toulouse], Airbus (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Département de Mécanique des Structures et Matériaux - DMSM (Toulouse, France), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [SPI.OTHER]Engineering Sciences [physics]/Other, Materials science, Stacking, Discrete Ply Modeling, 02 engineering and technology, 0203 mechanical engineering, Autre, Ultimate tensile strength, Notched tensile test, Composite material, Civil and Structural Engineering, Stress concentration, Carbon fiber reinforced polymer, business.industry, Numerical analysis, Structural engineering, Epoxy, Composite laminates, 021001 nanoscience & nanotechnology, Finite element method, 020303 mechanical engineering & transports, visual_art, Ceramics and Composites, visual_art.visual_art_medium, Infrared thermography, 0210 nano-technology, business, Experiments, Finite element model
Abstract: International audience; The behavior of composite laminates subject to notch based stress concentrations is difficult to apprehend, especially the mechanisms of damage progression leading to total failure. Numerical and experimental investigations were carried out on three different stacking sequences of notched, thin ply carbon/epoxy laminates. This paper presents a computational study of notched tensile tests (U-notch) using the Discrete Ply Modeling (DPM) method, which has already proved efficient on both in-plane and out-of-plane loading cases, such as pull through, low velocity impact and compression after impact. The specificities of this finite element model are its discrete nature (interface elements to model delamination and matrix cracks), the small number of parameters required, and its robustness. This work follows on from the study of open-hole tensile tests (same three layups) by the same authors [1] and analyzes the influence of layup and notch shape. Comparisons with experiments (using infrared technology) demonstrate that tensile strengths, and failure scenarios and patterns are predicted with acceptable accuracy.
Published: 2017
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25. Modélisation d'essais structuraux sur plaques entaillées

Author: Joël Serra, Jean-Emmanuel Pierré, Jean-Noël PERIE, Jean-Charles Passieux, Christophe Bouvet, Bruno Castanié, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), École des Ponts ParisTech (ENPC), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut Clément Ader ( ICA ), IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi ) -Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), and Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Subjects: [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract: International audience
Published: 2017

26. Etude expérimentale et numérique de la propagation de coupure dans des stratifiés composites soumis à de la traction simple

Author: Joël Serra, christophe bouvet, Bruno Castanié, Caroline Petiot, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Airbus Group Innovations [Suresnes], Airbus [France], Université Paris-Saclay, Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Entailles, Thermographie infrarouge, [SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph], Endommagement, Composite
Abstract: National audience; Les singularités de type coupure dans des structures minces en matériaux stratifiés composites sont particulièrement difficiles à appréhender vis-à-vis de l’endommagement et des mécanismes de rupture. Le comportement de trois séquences d ’empilement contenant le même nombre de plis (avec des modifications dans l’ordre des plis) est étudié à l’aide de la thermographie infrarouge puis simulé à l’aide d’un modèle éléments finis utilisant des interfaces cohésives pour représenter la fissuration matricielle, le délaminage et leurs couplages (« Discrete Ply Model »).
Published: 2017

27. Sur le dialogue essais-calcul dans les essais structuraux complexes

Author: Joël Serra, Jean-Emmanuel Pierré, Jean-Noël PERIE, Jean-Charles Passieux, Christophe Bouvet, Bruno Castanié, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Paris-Saclay, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Grandes coupures, Essais structuraux, [SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph], Endommagement, Composites
Abstract: National audience; Des essais de structures composites entaillées sous sollicitations combinées sont réalisés sur un banc spécifique développé dans le cadre de l’ANR Vertex. La réponse est d’ordre structural et l’éprouvette est intrinsèque à la structure et interagit avec le banc. Ces essais sont instrumentés par la Stéréo-CIN-EF qui permet de capturer les conditions aux limites sur l’éprouvette lors de l’essai et un échange de données est effectuée avec un modèle avancé d’endommagement des structures composites de type DPM.
Published: 2017

28. Shear testing of honeycomb cores for inserts

Author: Juan de Dios Rodriguez-Ramirez, Bruno Castanié, christophe bouvet, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph]
Abstract: International audience; Sandwich structures offers exceptional benefits for aeronautical applications, this technology has proved to be a great solution for reduction mass problems. However, these panels are very sensitive to concentrated loads and therefore assembling them is not as simple as it may seem. To solve this inconvenience, in most of the cases a local densification of the core is made to rise the mechanical properties in the desired area where the joint will be installed. This is commonly referred as an insert and this technology is by far the most used for assembly sandwich panels for spatial or aeronautical applications. In this work, we will focus our research on potting made inserts on Nomex honeycomb cores.The loading capacity of an insert may depend on several factors such as the geometry of the insert, the mechanical properties of the components (skins, core and potting compound), the loading direction, etc. However, in the available literature on insert design it is stated that the first damage observed during a pull-out test of an insert is directly related to the resistance of the core. Therefore, it can be said that the mechanical shear properties of the core are of primary importance to understand the failure scenario of an insert.To determine these shear properties there are several test specimens that allows to measure the average shear properties of the honeycomb structure like the single, double and quadruple tensile plate shear tests, the three and four points beam tests, among others non-conventional tests. However, none of them consider the effect that the insert densification has on the adjacent cells, and this is very important because when the insert fails it does in the adjacent cells to the insert.To inquire into this subject another approach is needed, several tested specimens of inserts submitted to pull out loads were cut to observe the damage scenario in the interior of the core. It was observed that the buckles in the pull-out test and in the double rail tests are different, also the folding shape of the cells is different. Thus, a nonlinear investigation of the shear buckling is required. To understand the buckle evolution of the Nomex honeycomb core HRH-78 when is submitted to shear loads, several 3D models were developed in Abaqus and a benchmark of boundary conditions was made to study their influence on the formation of the buckles and subsequent folding of the cells. In this work five double rail specimens made of Nomex HRH-78 core material were tested and analyzed. Also, three beam specimens with potting were tested and analyzed. In addition, different FE models whit equivalent boundary conditions of a rail test, three points beam whit and without potting were developed and the results are compared.This work aims to contribute on the analysis of inserts in sandwich structures.
Published: 2017

29. A NEW PRE-DESIGN METHODOLOGY FOR INNOVATIVE COMPOSITE STRUCTURES

Author: Neveu, F., Bruno Castanié, Olivier, P., Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; no abstract
Published: 2017

30. Spring-in prediction for carbon/epoxy aerospace composite structure

Author: Bruno Castanié, Laurent Mezeix, K. M. Ali, A. Seman, M. Fiorina, C. Schwob, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Universiti Teknikal Malaysia Melaka (UTeM), Faculty of Engineering, Universiti Putra Malaysia, Serdang, Selangor, Universiti Putra Malaysia, Department of Mechanical Engineering [Singapore], National University of Singapore (NUS), Burapha University (BU), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, Interface (computing), Composite number, 02 engineering and technology, 0203 mechanical engineering, Shear stress, Composite material, Aerospace, Civil and Structural Engineering, Deformation (mechanics), Composite structures, business.industry, Finite element analysis, Epoxy, Structural engineering, 021001 nanoscience & nanotechnology, Finite element method, [SPI.MECA.GEME]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanical engineering [physics.class-ph], 020303 mechanical engineering & transports, Spring (device), visual_art, Spring-back, Ceramics and Composites, visual_art.visual_art_medium, 0210 nano-technology, business
Abstract: International audience; This paper presents an engineering method to predict the spring-back of aircraft thick composite structures produced through an autoclaving process. The model previously developed by the same authors is firstly enhanced to be used in an aeronautic case study: an Airbus A350 rib. Results show that the out-of-plane shear stress distribution in the interface and the through-thickness in-plane normal stress gradient of the laminate are correctly represented. The interface is shown to have only a small influence on the final deformation and therefore a global model of the structure can be proposed. Finally a methodology is proposed to predict complex structures through a global-local approach.
Published: 2017

31. Static and dynamic analysis of bending–torsion coupling of a CFRP sandwich beam

Author: Guilhem Michon, Rached El Fatmi, Bruno Castanié, L. Bernard, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tunis (ENIT), Université de Tunis El Manar (UTM), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Timoshenko beam theory, 020301 aerospace & aeronautics, Materials science, business.industry, Torsion (mechanics), 02 engineering and technology, Structural engineering, [SPI.MECA.SOLID]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Solid mechanics [physics.class-ph], Finite element method, [SPI.MECA.GEME]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanical engineering [physics.class-ph], Vibration, Transverse plane, 020303 mechanical engineering & transports, 0203 mechanical engineering, Normal mode, [SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph], Ceramics and Composites, Shaker, business, Laser Doppler vibrometer, Civil and Structural Engineering
Abstract: International audience; The bending-torsion coupling for a sandwich beam is analysed from the static and vibrational point of view. Off-axis orientations in the skin and transverse graded core are proposed to perform the coupling. Solutions are first compared numerically from a static point of view using a complete beam theory. The natural frequencies and mode shapes are then studied experimentally and numerically. An experimental assembly test rig is presented, where a sandwich beam is embedded on the shaker and measurements are taken with a scanning vibrometer. These results are then compared to those calculated by a finite element model in order to verify the accuracy of the model and its ability to consider all the physical phenomena involved.
Published: 2016
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32. On the role of kinking in the bearing failure of composite laminates

Author: Laurent Michel, Frédéric Lachaud, Cyril Sola, Emmanuel Mermoz, Bruno Castanié, Arnaud Delabie, Airbus Helicopters, Aeroport International de Marseille-Provence, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Aéroport International de Marseille-Provence (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi)
Subjects: Materials science, Composite number, Composite, 02 engineering and technology, law.invention, 0203 mechanical engineering, law, Composite material, Process zone, Laminate, Civil and Structural Engineering, Bearing (mechanical), Delamination, Compression, Composite laminates, 021001 nanoscience & nanotechnology, Compression (physics), Non local, Kinking, Non-local, [SPI.MECA.GEME]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanical engineering [physics.class-ph], Mécanique des structures, 020303 mechanical engineering & transports, [SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph], Bearing, Ceramics and Composites, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Fibre kinking is one of the main failure modes of composite laminates under compression loading. In this paper, the role of kinking in the failure of quasi-isotropic composites subjected to a bearing load is investigated. High-resolution CT scans show that kinking is largely involved in the events leading to laminate collapse, notably by triggering other damage modes such as delamination. Kink bands develop extremely progressively, leading to the formation of a wide localization zone (or FPZ, failure process zone). Such behaviour calls for a non-local modelling approach. Local damage models would lead to overly conservative sizing. A simple model, based on Hashin failure criteria and non-local effective stresses is confronted to experiments, and its limits are highlighted. It will be shown that proper modelling of the bearing failure requires the characteristic behaviour of kink bands to be taken into account.
Published: 2016
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33. POST-IMPACT BEHAVIOR OF INSERT IN SANDWICH STRUCTURES

Author: Dols, S., christophe bouvet, Bruno Castanié, Mezeix, L., P Giavarinni, J., Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; no abstract
Published: 2016

34. Calcul des inserts de structures sandwichs : état de l'art et perspectives

Author: Bruno Castanié, Rodriguez Ramirez, J. D. D., christophe bouvet, P Giavarini, J., Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), SOGECLAIR (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: National audience; no abstract
Published: 2015

35. Influence of Machining Process and Machining Induced Surface Roughness on Mechanical Properties of Continuous Fiber Composites

Author: Bruno Castanié, Madjid Haddad, Florent Eyma, Redouane Zitoune, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Machining process, Materials science, Mechanical Engineering, Aerospace Engineering, Mechanical testing, Laminar flow, Mechanical properties, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Machining temperatures, [SPI]Engineering Sciences [physics], 020303 mechanical engineering & transports, 0203 mechanical engineering, Shear (geology), Machining, Mechanics of Materials, Solid mechanics, Surface roughness, Carbon fibers, Composite material, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; This paper focuses on the mechanical behavior in quasi-static tests (compression and inter-laminar shear) of two composite materials machined by different processes. First, the impact of the variation of average surface roughness (Ra) and the machining process is studied for both materials and for each stress. The results of compression and inter laminar shear tests show that the mechanical behavior is greatly affected by the surface roughness and the machining temperatures. Secondly the effect of machining processes is detailed. The experimental results show the major dependence of the mechanical behavior on the machining process. The results obtained on the two materials being different, this work sheds light on the influence of the composition of composite materials on the surface defects and the mechanical behavior of such materials.
Published: 2015
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36. Application de la méthode de modélisation discrète des plis aux problématiques d'arrachement et de rupture trouée des structures stratifiées

Author: Bruno Castanié, Alain Daidié, christophe bouvet, Victor Achard, Louis Adam, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph]
Abstract: National audience; La méthode de modélisation discrète des plis (DPM : Discrete Ply Modelling) est une stratégie de modélisation qui a été développé initialement pour la modélisation des impacts basse vitesse/basse énergie sur stratifiés et qui s’est révélée particulièrement efficace. Sa robustesse a été démontrée et elle a été appliquée avec succès à un certain nombre de problématiques : impact sur stratifiés, calcul de l’indentation résiduelle, compression après impact, impact sur chant ou sur zone de reprise de plis. Si elle repose sur maillage complexe qui offre des chemins naturels de fissurations matricielles et de délaminage, elle présente l’avantage de ne reposer que sur 13 paramètres parfaitement objectifs : les constantes élastiques, les contraintes à rupture matrice, les déformations des fibres à rupture en traction, les taux de restitution d’énergie critiques pour les interfaces ainsi que pour les fibres en compression. Cette méthode est aussi insensible par nature aux phénomènes de localisation et permet de représenter physiquement les ruptures observées en pratique. Dans ce papier, on présentera les cas particuliers de l’arrachement et de la rupture trouée en détaillant les particularités de maillage et la corrélation des essais. Des perspectives seront données en ce qui concerne la modélisation et les essais des assemblages en lien en particulier avec l’ANR Vertex.
Published: 2015

37. Modélisation Discrète de la Rupture des Stratifiés Composites Trouée Carbone

Author: Achard, V., christophe bouvet, Bruno Castanié, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Service irevues, irevues, and Association Française de Mécanique
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], stratifiés composites, [PHYS.MECA]Physics [physics]/Mechanics [physics], [PHYS.MECA] Physics [physics]/Mechanics [physics], endommagement, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, modélisation
Abstract: Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; La modélisation discrète pli par pli précédemment utilisée avec pertinence pour des problématiques d’endommagement hors-plan des structures composites (impact, arrachement) est ici appliquée pour la première fois à la rupture dans le plan en traction d’éprouvettes stratifiées trouées qui est un test de référence. Un panel de 4 drapages très différents à base d’UD carbone est utilisé. La modélisation permet une bonne prédiction des ruptures et permet une analyse fine du scénario de rupture. Le principal avantage de la méthodologie est qu’elle est basée sur un nombre faible de caractéristiques matériaux usuelles (résistances, taux de restitution d’énergie,…). Ses principaux inconvénients sont un maillage complexe et des temps de calculs très longs.
Published: 2015

38. Spring-back simulation of unidirectional carbon/epoxy flat laminate composite manufactured through autoclave process

Author: Bruno Castanié, Ahmad Rivai, Philippe Olivier, K. M. Ali, Yulfian Aminanda, A. Seman, Laurent Mezeix, M N M Nasir, International Islamic University Malaysia [Kuala Lumpur], Universiti Teknikal Malaysia Melaka (UTeM), Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Faculty of Engineering, Universiti Putra Malaysia, Serdang, Selangor, Universiti Putra Malaysia, Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, Deformation (mechanics), Springback, Composite number, Finite Element Analysis, Epoxy, Finite element method, [SPI.MECA.GEME]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanical engineering [physics.class-ph], Spring (device), visual_art, Autoclave (industrial), Ceramics and Composites, Shear stress, visual_art.visual_art_medium, Point (geometry), Composite material, CFRP, Civil and Structural Engineering
Abstract: International audience; This paper presents an original method in predicting the spring-back for composite aircraft structures manufactured through autoclave process. It uses explicit Nonlinear Finite Element Analysis. Firstly, the spring-back of unidirectional prepreg lay-up samples of different sizes and thicknesses is analysed from an experimental point of view. Then, a numerical model which takes into accounts the physical mechanism of spring-back such as ply stretching and tool-laminate interface properties is detailed. The comparative study between the experimental data and numerical results show that the simulation predicts adequately the spring-back deformation within the range of dimension and thickness of specimen tested during this work. The simulations validate the out of plane shear stress distribution of interface and through thickness in plane normal stress gradient of laminate.
Published: 2015

39. Discrete Ply Modelling analysis of notched CFRP under tension

Author: Bruno Castanié, christophe bouvet, Petiot, C., Joël Serra, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; no abstract
Published: 2015

40. Tolérance aux dommages de perçages dans les assemblages boulonnés composites

Author: Soraya Catché, Robert Piquet, Bruno Castanié, Frederic Lachaud, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: General Materials Science, [SPI.MECA.GEME]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanical engineering [physics.class-ph]
Abstract: National audience; Les structures composites sont de plus en plus présentes dans le domaine aéronautique. En service, ces structures sont sujettes à des charges statiques et dynamiques. Le perçage, procédé d\textquoterightusinage qui permet le montage de fixations mécaniques pour assembler ces structures, crée des défauts tels que délaminage, écaillage, arrachements de fibres, surchauffes de la paroi du trou. Ces défauts peuvent avoir des effets néfastes sur le comportement statique e t en fatigue des structures composites. Les caractéristiques mécaniques pour lesquelles une influence est possible sont : la rigidité, les résistances en traction et compression en statique ou en fatigue pour des trous habités ou non. Dans ce travail, les relations entre les paramètres de perçage, le matériau de l\textquoterightoutil, sa géométrie et la qualité des alésages mesurée par les critères standards d\textquoterightétat de surface ont été établies. Un critère de qualité des parois de trou pour les matériaux composites autre que les critères normalisés a été proposé et une corrélation est établie entre la qualité de la paroi et la tenue en matage pur à l\textquoterightaide d\textquoterightune étude numérique et expérimentale couplée.
Published: 2014

41. Discrete ply modelling of impact and compression after impact on composite laminates

Author: christophe bouvet, Samuel Rivallant, J Barrau, J., Hongkarnjanakul, N., Bruno Castanié, Abdulhamid, H., Lisle, T., Abi Abdallah, E., Ostre, B., Petit, S., Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; no abstract
Published: 2014

42. An adaptive model reduction strategy for post-buckling analysis of stiffened structures

Author: Jean-Charles Passieux, Bruno Castanié, Philippe Cresta, Ludovic Barriere, Steven Marguet, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), EADS IW, Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Mathematical optimization, Engineering, Post-buckling, Computation, Stiffened structures, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Ritz basis completion, Reduction (complexity), [PHYS.MECA.STRU]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Structural mechanics [physics.class-ph], 0203 mechanical engineering, Approximation error, 0101 mathematics, Civil and Structural Engineering, Model order reduction, Reduction strategy, Basis (linear algebra), business.industry, Mechanical Engineering, Building and Construction, 010101 applied mathematics, 020303 mechanical engineering & transports, Buckling, [SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph], Lower cost, business
Abstract: International audience; The finite element simulation of structures subjected to post-buckling still faces computational limits, especially for large stiffened structures. Several solving strategies have already been proposed in response to this issue. Among them are the adaptive model reduction solving techniques which demonstrated their ability to drastically reduce the number of unknowns as well as to control the approximation error of solving non-linear problems like post-buckling. The challenges regarding these techniques are the computation of a reduced basis at lower cost, the use of an efficient adaptive procedure and the limitation of the number of call to the adaptive procedure. This paper proposes a Post-Buckling Adaptive Model Reduction (PBAMR) strategy, which requires only two initial Ritz vectors without compromising the accuracy of the simulation. This solving method is tested in the case of shear of a stiffened panel.
Published: 2013
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43. Effects of process parameters on the mechanical properties and morphology of stitched and non-stitched carbon/epoxy liquid resin-infused NCF laminate, out of autoclave and out of oven

Author: Alvine Njionhou, Bruno Castanié, Florentin Berthet, Institut Clément Ader ( ICA ), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi ), Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: 0209 industrial biotechnology, Materials science, Voids, Mechanical properties, 02 engineering and technology, Carbon fibres, Industrial and Manufacturing Engineering, Autoclave, [SPI]Engineering Sciences [physics], 020901 industrial engineering & automation, [ SPI ] Engineering Sciences [physics], Composite material, Porosity, Resin transfer moulding (RTM), Tension (physics), Mechanical Engineering, Epoxy, Composite laminates, 021001 nanoscience & nanotechnology, Computer Science Applications, Liquid resin infusion, Probabilistic method, Control and Systems Engineering, visual_art, Volume fraction, visual_art.visual_art_medium, Vacuum level, 0210 nano-technology, Glass transition, Software
Abstract: International audience; The effects of resin infusion process parameters on the mechanical properties of stitched or non-stitched composite laminates out of autoclave were studied using the design of experiment method. This method was chosen due to the complexity of the problem. The preforms used were laminates of multi-axial quasi-isotropic non-crimp fabric (NCF), either stitched or non-stitched. A literature review identified nine parameters as the key design-of-experiment factors: sewing; the number of NCFs; the number of high-porous media; the interaction between the number of NCFs and the number of high-porous media; the mould temperature, injection temperature and cure temperature; the position of the preform; and, finally, the vacuum level. The mechanical properties studied and the morphological analysis carried out concerned the resistance in tension, compression and shear, the glass transition temperature, the thickness of the finished laminate, and the fibre volume fraction and porosity. The study revealed the best suited manufacturing conditions.
Published: 2013
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44. Discrete Modeling of the Crushing of Nomex Honeycomb Core and Application to Impact and Post-impact Behavior of Sandwich Structures

Author: Pascal Thévenet, Yulfian Aminanda, Bruno Castanié, Jean-Jacques Barrau, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), EADS Innovation Works [Suresnes] (EADS IW), EADS - European Aeronautic Defense and Space, Abrate S., Castanié B., Rajapakse Y., Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Subjects: Materials science, business.industry, Honeycomb (geometry), 02 engineering and technology, Structural engineering, Bending, 021001 nanoscience & nanotechnology, Compression (physics), Grid, Core (optical fiber), Residual strength, 020303 mechanical engineering & transports, Impact, 0203 mechanical engineering, [SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph], Indentation, Discrete Modeling, Sandwich, Compression after impact, Composite material, 0210 nano-technology, business
Abstract: International audience; In this chapter, an original method for modeling the behavior of sandwich structures during and after impact is proposed and validated. It is based on the demonstration that Nomex honeycomb behaves in a post-buckling mode very early and that compression forces are taken up by the corners or vertical edges of the honeycomb cells in the same way as they are in the stiffeners in aircraft structures. Thus it is possible to represent the honeycomb discretely by a grid of springs located at the six corners of hexagonal cells. This approach represents the phenomenon of indentation on honeycomb alone or on sandwiches very well. This approach provides an understanding of how the sandwich and the core behave under compression after impact. An original criterion based on a local core crush is tested and validated to compute the residual strength. To consider the bending response of sandwich structures, a multi-level approach is also proposed.
Published: 2013

45. Experimental analysis of impact and pull-through after impact in insert in sandwich structures

Author: Dols, S., christophe bouvet, Bruno Castanié, Mezeix, L., P Giavarini, J., Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MSMECA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; no abstract
Published: 2013

46. Offset Failure in Filled Hole Compression Tests

Author: Bruno Castanié, Barrau, J. J., Crézé, S., Risse, L., Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MSMECA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; no abstract
Published: 2013

47. Structures en Matériaux Composites Stratifiés

Author: Bruno Castanié, christophe bouvet, Guedra-Degeorges, D., Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MSMECA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; no abstract
Published: 2013

48. Application of high-performance computing to a bolt static tensile test

Author: Bruno Castanié, Louis Adam, Alain Daidié, Elodie Bonhomme, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Airbus Operation S.A.S., Airbus [France], Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Engineering, business.product_category, Computation, Finite elements, Mechanical engineering, Context (language use), 02 engineering and technology, [SPI.MECA.MSMECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Materials and structures in mechanics [physics.class-ph], Fastener, Industrial and Manufacturing Engineering, 0203 mechanical engineering, Airframe, High-performance computing, Tensile testing, business.industry, 020502 materials, Fasteners, Supercomputer, Sizing, [SPI.MECA.GEME]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanical engineering [physics.class-ph], 020303 mechanical engineering & transports, 0205 materials engineering, Modeling and Simulation, business, Engineering design process, Experiments, Simulation
Abstract: International audience; Faced with an increasingly fast-changing market, airplane manufacturers have to reduce the development time of their new programs whilst dealing with more and more complex composite structures. The European project Maaximus (More Affordable Aircraft Structure Lifecycle through eXtended, Integrated & Mature nUmerical Sizing) aims at providing methods and tools to enable the fast development and right-first-time validation of a highly optimized composite airframe. In this context, accurate models of fasteners are crucial to ensure correct structure modeling at a higher level. The present study focuses on the mechanical behavior of a threaded assembly subjected to an axial tensile load. After a review of the state-of-the-art in this domain, the first part of the paper shows what benefits can be expected from explicit simulation for large quasistatic models. Parallelization strategies for High-Performance Computing (HPC) are presented, bringing out the need for consistency between the parallelization strategy and the computation structure. These simulation techniques are then applied to the modeling of a tensile test of a fastener. The results of corresponding experiments for two fastener diameters are presented. A successful correlation between simulations and experiments is found, both qualitatively and quantitatively. This study shows the efficiency of a well-chosen resolution algorithm in a coherent HPC environment for solving large non-linear models.
Published: 2012
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49. Modélisation par éléments cohésifs de l'essai d'arrachement de fixations dans un stratifié

Author: Louis Adam, christophe bouvet, Bruno Castanié, Alain Daidié, Elodie Bonhomme, Département Matériaux et Procédés, Airbus Operations SAS, Airbus [France], Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), AMAC, Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Modélisation, Stratifié, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Expérimental, Fixation, Arrachement
Abstract: National audience; Dans les structures aéronautiques, il est de plus en plus fréquent de voir des assemblages mettant en jeu des stratifiés d'épaisseur faible. Dans certains cas comme les jonctions en L, des efforts hors plan apparaissent au niveau de l'assemblage qui peuvent conduire à un mode de rupture appelé quelque fois déboutonnage mais plus couramment par l'anglicisme " pull-through ". Ce mode de rupture est généré par le poinçonnement progressif du stratifié par la tête de la fixation avec parfois au final le passage complet de la tête au travers du stratifié [1]. Des analyses micrographiques qualitatives ont montré que ces endommagements étaient très similaires à ceux observés en impact. De ce fait, il a été envisagé d'étendre l'approche développée par Bouvet et al. [2] à cette problématique. Le modèle éléments finis est basé sur un maillage particulier qui suit les orientations des plis. Des éléments cohésifs sont disposés aux interfaces des éléments volumiques pour pouvoir représenter la fissuration matricielle ou le délaminage et permettre un couplage naturel entre ces deux endommagements. Le modèle permet une bonne comparaison avec les essais réalisés en terme de graphe effort d'arrachement/déplacement de la tête de vis ainsi qu'une prédiction correcte des cartographies d'endommagement.
Published: 2011

50. Etude du comportement à l'impact et en compression après impact des stratifiés infusés cousus et non-cousus

Author: Alvine Njionhou, K., Florentin Berthet, Bruno Castanié, christophe bouvet, Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), AMAC, Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Impact, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Infusion de résine liquide, Tissus NCF, Compression après impact
Abstract: National audience; Le contexte général du développement des procédés hors-autoclave dans l'industrie aéronautique conduit à s'interroger sur les liens possibles entre ces nouveaux procédés et le comportement mécanique à l'impact des pièces composites obtenues. Dans cette étude, un plan d'expérience a été utilisé pour établir ces liens éventuels. L'étude a portée sur le procédé d'infusion de résine liquide appliqué à des stratifiés de quadri-axiaux NCF cousus ou non cousus. Cinq paramètres procédés ont été retenus (couture, température de cuisson, position de préforme, nombre de tissus drainants, niveau de vide). Les plaques infusées ont été impactée à 35J et les paramètres d'étude retenus sont pendant et après l'impact : le déplacement maximal de l'impacteur, l'énergie absorbée, la profondeur d'indentation permanente, la surface délaminée. Puis des essais de compression après impact ont été réalisés et la contrainte moyenne correspondante mesurée. Les interactions trouvées par la méthode d'analyse statistique montrent une très forte sensibilité des paramètres d'impact à la présence de la couture, ce qui est attendu. Des influences de la température de cuisson et de la position de la préforme, sont aussi trouvées sur la profondeur d'indentation permanente. Au bilan, il a été démontré que le procédé d'infusion de résine lui-même n'implique pas de comportement spécifique à l'impact.
Published: 2011

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