Toward the modelling of riveted assemblies by super-elements in fast dynamics

Claire Hennuyer (1, 2) , Nicolas Leconte (2) , Bertrand Langrand (1) , Eric Markiewicz (2)

1 ONERA - The French Aerospace Lab [Lille]
2 LAMIH - Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201

The finite element analysis of the behaviour of airframes subjected to crash or impact loadings requires the use of suitable finite elements, in particular for the modelling of riveted assemblies. In order to predict the structure survivability, it is indeed necessary to focus on these areas because stress concentrations, and consequently crack initiations, which can lead to catastrophic loss of the airplane, are likely to occur. Because of the local nature of the phenomenon, the disproportion between the aircraft and the assembly scale, and the large number of fasteners in a complete structure (more than 100 000), super-elements for the fasteners and for the perforated sheets have been developed in order to suitably model assemblies in structural calculations. However, these two types of finite elements can not be currently connected together. The paper presented here focuses on how to link these finite elements.

L’analyse par éléments finis du comportement des structures aéronautiques soumises au crash ou à l’impact requiert l’utilisation d’éléments finis adaptés, en particulier pour la représentation des assemblages rivetés. Afin de prédire la survivabilité de la structure, il est en effet nécessaire de s’intéresser à ces zones d’assemblages puisqu’elles sont propices à des concentrations de contraintes, et donc à l’amorçage de fissures pouvant mener à la ruine de l’appareil. Du fait du caractère local de ces phénomènes, de la disproportion entre l’échelle de l’avion et celle de l’assemblage, et, du nombre important de rivets dans une structure complète (plus de 100 000), des super-éléments pour les fixations et les tôles perforées ont été développés pour une représentation des assemblages adaptée aux calculs de structures. Cependant, ces deux types d’éléments finis ne peuvent être connectés à l’heure actuelle. Les travaux présentés se focalisent donc sur leur association.

Mots clés: Crashworthiness; riveted assembly; interaction rivet-perforation; perforated super-element

Mots clés: Résistance à l’impact; assemblage riveté; interaction rivet-perforation; super-élément perforé

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Claire Hennuyer, Nicolas Leconte, Bertrand Langrand, Eric Markiewicz. Toward the modelling of riveted assemblies by super-elements in fast dynamics. Mechanics & Industry, 2014, 15 (2), pp.133-137. ⟨10.1051/meca/2014012⟩. ⟨hal-03627075⟩