Implementation of a simulation tool of cure strains induced during theco-bonding of composite parts in autoclave

Mise en place d'un outil de simulation des déformations induites lors du co-collage de pièces composites en autoclave

Laure Moretti (1, 1) , Bruno Castanié (1, 1) , Gérard Bernhart (1, 1) , Léonard Serrano (1, 1) , Philippe Olivier (1, 1)

1 ICA - Institut Clément Ader

During the cure of composite laminates made of carbon and thermosetting resins, various multi-physical phenomena induce residual stresses and strains that impact the final geometry of parts. The aim of this study is to develop a simulation tool allowing to predict those strains throughout the cure. The adhesive, often ignored in cure simulations, is the subject of its own characterization and modeling. The behaviour laws associated to the variations of properties during cure are identified.The FEA model is implemented on Abaqus via FORTRAN user subroutines. Thanks to this study we are now able to follow and simulate the distortions induced during the cure of an assembly of M21EV/IMA laminates co-bonded with aFM300-M adhesive film in autoclave. The model describes the thermokinetics, thermochemical and thermomechanical behaviours of the materials throughout the cure cycle.

Lors de la cuisson des composites stratifiés fibres de carbone et résines thermodurcissables, de nombreux phénomènes multi-physiques conduisent à l’apparition de contraintes et de déformations résiduelles qui impactent la géométrie finale des pièces. Le but de cette étude est d’élaborer un outil de simulation permettant de prédire ces déformations tout au long de la cuisson. La colle, souvent ignorée dans les simulations de cuisson, fait l’objet d’une caractérisation et d’une modélisation propre.Les lois de comportement associées aux variations des propriétés matériaux sont caractérisées durant la cuisson. La modélisation FEA est implémentée sous Abaqus via des subroutines utilisateurs FORTRAN. Le modèle mis en place permet de suivre et de simuler les distorsions induites durant la cuisson autoclave d’un assemblage de stratifiésM21EV/IMA co-collés à l’aide d’un film adhésif FM300-M. Il décrit le comportement thermocinétique, thermochimique et thermomécanique des matériaux tout au long du cycle de cuisson et est finalement validé expérimentalement.

Mots clés: co-bonding; composite; simulation; distortions

Mots clés: composite; simulation; distorsions; co-collage

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Laure Moretti, Bruno Castanié, Gérard Bernhart, Léonard Serrano, Philippe Olivier. Mise en place d'un outil de simulation des déformations induites lors du co-collage de pièces composites en autoclave. JNC21 : Journées Nationales sur les Composites 2019, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. 10 p. ⟨hal-02420729⟩