Comportement mécanique des assemblages hole-to-hole pour les structures aéronautiques

L’augmentation de la cadence de production, ou « Ramp-up », est un enjeu majeur du secteur aéronautique. L’assemblage de la structure primaire est un point-clé du processus de fabrication de l’avion, que ce soit à l’échelle des sous-ensembles (mats réacteurs, ailes, tronçons…) ou à l’échelle complète en ligne d’assemblage finale. Les structures aéronautiques sont dimensionnées de manière à optimiser le rapport résistance mécanique masse. Ainsi, elles sont constituées par un grand nombre de pièces légères assemblées par des fixations de haute résistance. Leur mise en position est assurée par un perçage simultané des pièces à assembler. Cette stratégie permet de garantir un bon alignement des trous de fixation, mais génère un nombre important de tâches supplémentaires. La stratégie d’assemblage hole-to-hole, au cœur de ces travaux de thèse, a pour objectif de supprimer toutes les opérations de perçage lors de la phase d’assemblage. Les trous des fixations sont donc usinés de manière indépendante. La faisabilité physique de l’assemblage est assurée par une démarche de tolérancement associée à un contrôle précis des moyens de perçage. Le résultat de ce processus est néanmoins la présence de jeux et de désalignements des trous des fixations. L’objectif de ce travail est d’apporter une contribution à la compréhension et à l’exploitation des assemblages boulonnés avec jeux et de désalignements. Une approche hybride a été adoptée afin de mener à bien ces travaux. Dans un premier temps, une large campagne expérimentale a permis d’identifier les différences de comportement et de tenue mécanique entre des assemblages classiques et des assemblages hole-to-hole pour des chargements en statique et en fatigue. Dans un second temps, la modélisation numérique a permis de comprendre les mécanismes de transfert d’effort identifiés expérimentalement et de prédire la tenue mécanique des assemblages aéronautiques de façon satisfaisante. Enfin, une étude est réalisée sur différentes technologies impactant les phénomènes de transfert d’effort. Il est démontré que certains choix de conception permettent aux assemblages hole-to-hole d’atteindre une tenue mécanique équivalente à des assemblages sans jeux ni désalignements.