Simulation numérique de la formation des défauts dans la région des inserts de panneaux sandwich

Les panneaux sandwich à coeur en nid d'abeille sont utilisés dans les avions d'affaires pour leur bon rapport rigidité/masse. Ces panneaux sont recouverts d'un placage de bois, puis posés comme comptoirs, tables, cabinets et cloisons de toutes sortes. Pour assembler ces panneaux, des inserts borgnes sont fixés dans une cavité préalablement percée au coeur du panneau. Un adhésif époxyde est utilisé pour coller l'insert et transférer la charge mécanique entre le point d'attache et le panneau. La polymérisation de la résine époxyde est accompagnée d'un retrait chimique qui occasionne des déformations résiduelles sur la surface visible du panneau. Ces défauts ternissent le cachet luxueux de la cabine des avions d'affaires et occasionnent des réparations onéreuses. La problématique de cette recherche a dans un premier lieu été abordée d'un point de vue expérimental par une évaluation des méthodes de fabrication, la caractérisation des matériaux et l'étude d'une variété de configurations de panneaux et d'inserts. En se basant sur ces travaux et en s'inspirant des recherches sur les contraintes résiduelles, un modèle numérique de la formation des défauts a été créé dans le cadre de ce mémoire. Ce modèle prend en compte les phénomènes thermiques, chimiques et mécaniques de la résine et du panneau composite. Le modèle a été paramétré et peut générer différentes géométries et conditions de simulations. Les configurations étudiées expérimentalement ont été simulées et ont permis de confirmer l'effet positif d'inserts plus long sur la gravité des défauts. Laisser une épaisseur de nid d'abeille au fond de la cavité a également permis de rigidifier la peau, mais gêne le remplissage complet de la cavité. Le remplissage partiel a aussi permis de diminuer la gravité des défauts en éliminant le contact direct de la résine avec la surface affectée. Les observations expérimentales proviennent d'une méthode de déflectométrie dans laquelle les courbures de la surface du panneau ont été relevées. Les résultats du modèle numérique ont fidèlement reproduit les observations expérimentales. Cependant, ces dernières sont de nature qualitative. En conséquence, une méthode de profilométrie a été utilisée pour quantifier quelques défauts. Une correspondance semi-quantitative a pu être établie entre ces relevés topographiques de la surface et les simulations. La forme des défauts était similaire, toutefois le modèle numérique en surestimait l'envergure. La sensibilité du modèle du retrait chimique et de la rigidification de la résine pourrait être en cause. Finalement, des configurations et des méthodes originales ont été simulées.