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Cellule Circuits > Méthodes de conception > Flashcards

Méthodes de conception Flashcards

1
Q

Que faut-il connaître afin de bien dimensionner ?

A

-Charges appliquées
-Caractéristiques des matériaux
-Différents types de conception

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Q

Les différentes sollicitations élémentaires

A

Compression
Traction
Flexion
Torsion
Cisaillement

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3
Q

Exemple de sollicitation élémentaire

A

Flexion ligne moyenne de l’aile, compression extrados traction intrados (en vol), cisaillement emplanture de l’aile, torsion de l’aile

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4
Q

Caractéristiques en traction/compression

A

Domaine élastique : pièce revient à l’état initial
Domaine plastique : déformation résiduelle
Puis rupture

En domaine élastique, contrainte = E*epsilon
E module d’Young
epsilon = variation de longueur / longueur initial

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5
Q

Striction ?

A

Quand la longueur après déformation est plus grande que L0 et qu’on remarque une diminution de la section au milieu

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6
Q

Module d’Young ?

A

E = 100MPa pour de l’acier
E = 1 GPa pour du diamant

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7
Q

Que signifie le module d’Young E

A

E traduit la rigidité intrinsèque du matériau, plus E est grand, plus le matériau est rigide

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8
Q

Phénomène de Flambage ?

A

Compression sur pièce de faible épaisseur = apparition brusque d’un changement de forme dans une direction différente de celle des forces de sollicitations (ex :train d’atterrissage)

Existe également le flambage thermique pour les rails de train, ou même dans les moteurs avion par exemple

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9
Q

Evolution des matériaux utilisés

A

Années 80 -> Titane (TA6V) et aluminium ou alliage à partir d’aluminium

Mais volonté de diminuer le poids, diminuer la conso et augmenter le rayon d’action

Depuis années 2010 -> composites

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10
Q

Différents types de composite

A

GFRP = glass fiber reinforced plastic ou fibre de verre (nez, bord attaque, dérive)

CFRP = carbon fiber reinforced polymer (dérive, panneaux moteur, bord attaque…)

Glare : composite aluminium et fibre de verre

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11
Q

Différentes charges subies par un avion

A

-Aérodynamiques (manoeuvres, rafales…)
-Inertie (couple gyro, vibrations…)
-Charges concentrées (train atterrissage)
-Pressurisation, thermique
-Diverses (crash, ditching, choc à l’oiseau…)

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12
Q

Test de bird strike

A

4 lbs à Vc (Zp=0) et à 0.85 Vc à Zp = 8000 ft

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13
Q

Charge en vol

A

-Bird strike
-Ice strike
-Manoeuvres en tangage
-Rafales
-Manoeuvres en roulis
-Manoeuvre en lacet

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14
Q

En vol dissymétrique ?

A

Braquage de la dérive -> flexion horizontale du fuselage (efforts tranchants + traction/compression flancs) + moment de torsion provoqué par le déport du point d’application de la force/axe élastique fuselage

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15
Q

Charges de pressurisation

A

sigma = 2*sigma(x)
sigma = pd/2e

La pressurisation est bénéfique pour le fuselage car diminution des contraintes de compression

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16
Q

Charges sol

A

Atterrissage de secours
Virages
Pivotement
Remorquage
Freinage

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17
Q

Charges sol inhabituelles

A

Atterrissage dur “nose whell landing”
Tail strike (65% des cas)

Parfois, sabot de prévention pour éviter tail strike

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18
Q

Charges subies par les ailes au sol

A

Charges massiques
structure, carburant, moteur
dans chaque section : effort tranchant et moment de flexion (extrados traction, intrados compression)
Et du fait que le CG diffère du centre élastique -> moment de torsion

19
Q

Charges subies par les ailes en vol

A

Charges massiques + charges aérodynamiques
Portance s’oppose au poids et elle est dominante
Les moteurs placés sous voilure diminuent le moment de flexion à l’emplanture ainsi que le carburant dans l’aile

20
Q

Charges longitudinales des ailes

A

Aile POUSSEE, moteur pas fixé sur les ailes (arrière fuselage), seule la traînée s’exerce sur la voilure

AILE TIREE, force de propulsion moteur s’oppose à la traînée. L’effort tranchant change de signe coté droit réacteur
Moment de flexion change de signe entre moteur interne et emplanture

21
Q

Charges ponctuelles motorisation

A

Moment du au poids et moment du à la poussée s’oppose.
Distance entre axe élastique et résultante poids-poussée produit un moment de torsion

On le minimise en modifiant l’emplacement du réacteur

22
Q

Limitation MLW

A

Limite structurale de l’avion
Moment de flexion de l’aile, trois forces s’appliquent en 3 points différents, de l’emplanture vers saumon on a :
Poids structure et moteur, poids carburant, puis poids total /2 vers le haut (portance)

23
Q

Dimensionnement de la structure soumis à des règlements ?

A

PART 23, PART 25, JAR P…

24
Q

Niveaux de charges

A

Il existe une charge limite CL, qui subie 1 fois par l’avion ne doit pas laisser de déformation résiduelle et l’avion doit être pilotable

Charge sûre : 50 à 70% de CL

Charge extrême (ultime): 1.5*CL (pas de rupture pour 3s)

25
Q

Qu’exige le règlement à propos de la charge limite

A

Si essai jusqu’à CL, il ne doit pas y avoir de déformation résiduelle ni de blocage des commandes de vol

26
Q

Charges dynamiques ?

A

Les charges dynamiques sont DIMENSIONNANTES

27
Q

Calculs des constructeurs

A

Calcul des efforts en tout point de la structure, on vérifie en premier la résistance aux charges limites et extrêmes

28
Q

Essais statiques

A

Construction d’une réplique et essais statiques en rupture

29
Q

Recherche de marges pour le dimensionnement ?

A

Si force estimée de 100N et qu’avec test on résiste à 147N, alors marge de 1.47
Avec le temps, on diminue au fur et à mesure les marges pour économiser, gagner du poids…

30
Q

Essais statiques suffisants ?

A

Non, il faut prendre en compte l’aspect dynamique

31
Q

Que doit prendre en compte le calcul de charge sur gros porteurs actuels ?

A

Souplesse de l’avion, les charges aérodynamiques déforment la structure, modifie incidence locale…

Calcul itératif = boucle de charge

L’étude du comportement des structures sous cette double influence s’appelle l’aéroélasticité

A partir des charges, calcul des efforts et moments internes contraignant la structure

32
Q

Les modes de rupture d’une structure

A

-Statique (dépassement possibilité matériau)
-Fatigue
-Instabilité dynamique (vibration, aéroélasticité, souplesse)
-Fissuration (corrosion, dommage en service, dommage de fabrication)
-Thermoplasticité (température élevées)

Dans tous les cas, la structure doit supporter les charges sans rompre ou se déformer à tel point que l’avion devienne incontrôlable

33
Q

Rupture en fatigue

A

Diminution progressive de la résistance d’une pièce sous l’action de charges répétées

Découverte au 19ème siècle
Cas typique = avion COMET en 1954

34
Q

Fatigue/Durée de vie d’une pièce(DDV)

A

Courbe de WÖHLER (niveau de contrainte en fonction des répétitions)

On voit que plus on répète, plus la contrainte maximale supportable diminue progressivement du à l’effet de fatigue

On nomme sigma(u) la contrainte minimale à respecter pour la ddv de la pièce
et sigma(f) la contrainte finale du a la fatigue, constante tout le long de la vie pièce.

Si une pièce travaille à sig(u)<sig(f) ça va, mais la plupart travaillent à sig(u)>sig(f), donc forcément une ddv particulère

35
Q

Instabilité dynamique

A

Ruptures statiques suites à de fortes vibrations. La structure d’un avion étant souple, elle possède des modes propres de vibration

Phénomène de FLUTTER du à la souplesse de l’avion (battement des ailes)

36
Q

Corrosion

A

Par oxydation ou corrosion galvanique
Corrosion caverneuse ou piqûre, présence de liquides corrosifs stagnants comme de l’au de mer ou des liquides de nettoyage

37
Q

Corrosion impact

A

Destruction du matériau en surface, favorisant les fissures qui vont s’agrandir sous charge

Cas : Aloha Airlines B737

38
Q

Corrosion financier ?

A

Très présente en service, c’est l’un des postes de coût le plus important dans l’industrie aéronautique

39
Q

Rupture par fissuration

A

La fissure s’agrandit (se propage) progressivement sous l’effet des charges répétées

40
Q

Synthèse ruptures statique

A

Pour éviter rupture statique, il faut
sig <= sig(e) élastique
sig <= sig(r) rupture
-> CALCULS RDM

41
Q

Synthèse fatigue

A

Il faut
sig<=sig(f)
OU
établissement d’une ddv sûre
-> CALCULS RDM, COURBE DE WÖHLER

42
Q

Synthèse vibrations

A

Etudier les vibrations, couplages…
-> Critère de RIGIDITE

43
Q

Synthèse fissures

A

Etablir un programme de surveillance
-> FAIL SAFE, SAFE LIFE

Cellule Circuits (13 decks)

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