Analyse du transfert de charge de joints boulonnés à simple recouvrement

Dans le domaine de l'aéronautique, les matériaux composites sont de plus en plus utilisés. Ils répondent à la problématique des avionneurs grâce à leur faible poids et leurs propriétés intéressantes. L'assemblage de deux panneaux composites se fait principalement par boulonnage : facile à mettre en oeuvre, démontable, cette technique est celle utilisée dans l'industrie. Cependant, le boulonnage introduit une concentration de contrainte par la création de trous qui sont particulièrement néfastes pour les matériaux composites. Le collage est une autre technique connue pour l'assemblage. Présentant une résistance et une rigidité plus élevée que le boulonnage et n'ajoutant pas de poids à l'assemblage, cette technique semble être bénéfique pour le domaine de l'aéronautique mais n'est cependant pas certifiée pour les structures primaires. Un assemblage hybride, boulonné et collé, constitue un compromis et pourrait améliorer les caractéristiques des jonctions en tirant profit des avantages des deux techniques. Si les méthodes de collage et de boulonnage ont été amplement étudiées de manière séparée, ce n'est pas le cas de l'assemblage hybride. C'est pourquoi le projet COMP506 du CRIAQ porte sur le design et analyse de ces joints pour les structures aéronautiques. Au cours des recherches sur la modélisation par éléments finis d'un joint hybride, nous nous sommes aperçus qu'il fallait bien maîtriser le transfert de charge dans le joint boulonné avant de s'intéresser à un assemblage mixte. Ainsi, l'objectif principal de ce mémoire porte sur l'étude et l'analyse de la répartition du transfert de charge de joints boulonnés. Différentes configurations sont étudiées afin d'en comprendre l'évolution. Le développement et la validation d'un modèle 3D par éléments finis à l'aide du logiciel ANSYS Workbench est la première étape. Des comparaisons avec différents tests effectués expérimentalement au préalable sont réalisées. La répartition de la charge pour des assemblages à plusieurs boulons est analysée et validée à l'aide d'un modèle analytique. Une fois cette première étape de développement et de validation effectuée, le modèle par éléments finis permet de mener d'autres analyses, difficiles à faire expérimentalement. Ainsi, le transfert de charge peut être analysé en détail : sa distribution entre le transfert par contact pur et par frottement est étudiée en fonction de la force et de la précontrainte. Suivant les conditions, le transfert par adhérence augmente. Il est alors possible d'extrapoler les résultats au joint hybride. Ce travail a fourni un modèle fiable qui pourra être utilisé avec d'autres propriétés de matériaux comme des matériaux composites. Des travaux futurs pourront également s'intéresser à valider les extrapolations d'un joint hybride.