Etude dynamique des structures d'avions avec élaboration d'un modèle réduit (poutres-plaques) en matériaux composites la MEF

Abstract

L’analyse modale est une étape très importante dans le calcul des structures d’avions pour analyser les phénomènes vibratoires et d’aéroélasticité. L’obtention des fréquences et leurs modes associés permettent aux concepteurs des structures d’éviter les phénomènes d’amplification des amplitudes ou de résonances et de flottement en particulier et d’aéroélasticité en générale. L’étude de la réponse d’une structure d’avion dépend de la nature de forces exercées sur la structure ou dite forces d’excitation. Ces forces dues généralement à l’écoulement d’air sur la structure élastique de l’avion (Aéroélasticité) ou aux forces de rafales (Turbulence). La méthode des éléments finis est l’une parmi les méthodes les plus utilisées pour déterminer les fréquences et les modes propres d’une structure. Plusieurs modèles sont présentés pour l’étude dynamique des structures d’avions : le modèle en poutre, le modèle en plaque et le modèle en poutres/plaques. Ces modèles sont adoptés pour l’étude dynamique des structures des ailes en composites où l’effet de couplage flexion-torsion a une influence major sur les fréquences propres et leurs modes associés et ensuite sur la réponse dynamique de la structure. Dans ce travail on utilise la méthode des éléments finis pour déterminer les matrices de masse et de rigidité de chaque sous structure d’avion (Aile, fuselage et empennage) et par la suite déterminer les matrices masse globale et la matrice de rigidité globale de la structure d’avion. Ces dernières nous permettent d’obtenir les fréquences et leurs modes associés du modèle de la structure d’avion complet. Finalement, un modèle réduit poutres-plaques est présenté pour l’étude dynamique et d’aéroélasticité des structures des avions en matériaux composites.