Développement d'une approche mécano-fiabiliste d'assemblages collés pour applications marines

Development of a reliability approach for the behaviour of adhesively-bonded assemblies in marine applications

Laboratoire de Mécanique des Structures Navales, ENSIETA, 2 rue F. Verny, 29806 Brest Cedex 09, France

Auteur de correspondance : jean-yves.cognard@ensieta.fr

Reçu : 20 Juillet 2006
Accepté : 25 Avril 2007

Résumé

L'objectif de ce travail est de pouvoir évaluer l'impact des paramètres aléatoires sur la tenue en service des assemblages collés dans le milieu naval. Une particularité de ces assemblages est l'utilisation de pièces de grandes dimensions et de joints de colle relativement épais (de l'ordre de 0,5 mm). La prise en compte de la dépendance temporelle des phénomènes et des sollicitations extérieures nécessite la mise en œuvre de la théorie de la fiabilité fonction du temps. Ce type de couplage mécano-fiabiliste, pour des structures à comportement fortement non linéaire, nécessite des modèles mécaniques robustes tout en limitant le coût numérique. Pour répondre à ces contraintes, nous proposons l'utilisation de modèles de type zone cohésive pour décrire le comportement de la colle dans l'assemblage. Cette démarche utilisant un modèle d'endommagement est compatible avec la description de la dégradation progressive de la colle, avec la prise en compte de défauts initiaux et avec la modélisation de la propagation de fissures. Une première identification des paramètres d'un modèle de comportement endommageable de la colle, à partir d'essais mécaniques, a permis de mettre en œuvre le couplage des approches fiabilistes avec la simulation par Éléments Finis de la dégradation d'une colle dans un assemblage.

Abstract

The aim of this paper is to develop a reliability approach for the durability analysis of adhesively-bonded assemblies suited to marine applications. This approach is being developed in order to evaluate the impact of random parameters on service life prediction. For marine applications, the manufacturing conditions are characterized by relatively thick adhesive joints (0.5 mm or more). In addition, taking into account, the temporal dependence of the material behaviour and the stochastic aspect of external loading requires the use of the time-variant reliability. This type of coupling between mechanics and reliability, for structures with strongly non-linear behaviour, requires robust mechanical models to limit the numerical cost. Thus, to respond to these constraints, we propose the use of cohesive zone model to describe the behaviour of bonded structures. A damage model was introduced to describe the progressive degradation of the adhesive; it also allows initial defects and crack propagation to be modelled. A first experimental identification of model parameters, based on mechanical tests is presented in order to study the feasibility of a combination of time dependent reliability methods and non linear Finite Element analysis.