Modélisation numérique de l’initiation et de la propagation des dommages lors du dépliage de cornières composites aéronautiques - Comparaison à des prévisions théoriques

International audienceUn modèle de comportement d’endommagement continu de matériaux composites, initialement développé pour des impacts basse vitesse, a été utilisé pour simuler l’initiation et la propagation des délaminages et fissurations dans une cornière composite en dépliage. La 1ère question posée est de savoir si les critères de ruine et les couplages utilisés dans le modèle pour simuler les dommages, sont représentatifs du comportement du matériau indépendamment de la vitesse de chargement, de la géométrie de la structure, et du mode de chargement. Pour cela 2 géométries de cornières, et 2 modes de dépliage sont étudiés. Pour évaluer dans quelle mesure ils sont quantitativement et qualitativement représentatifs, des simulations 2D et 3D sont comparées à un calcul analytique et à des résultats d’essais issus de la littérature. Le modèle 3D est ainsi validé. La 2nde question posée était de savoir si des critères simples peuvent être utilisés en phase de pré dimensionnement des cornières, si les effets de bord sont importants sur l’initiation ou la propagation des dommages. Les résultats de la simulation indiquent que les délaminages s’initient à cœur et se propagent jusqu’aux bords. L’exploitation des résultats du modèle permet également de dire quel mode de ruine est responsable des dégâts. Ceci permet d’envisager d’utiliser le modèle pour valider des modèles simples et robustes de pré dimensionnement des cornières composites

Thermite-for-demise (T4D): Experiments and numerical modelling on ball-bearing unit mock-ups containing thermite in an arc-heated wind tunnel

The use of thermite to aid spacecraft demise during atmospheric re-entry has been investigated in the ESA-TRP SPADEXO project. An experimental campaign in DLR's L2K arc-heated wind tunnel facility was dedicated to explore the Thermite-for-Demise concept. Steel mock-ups of a ball bearing unit, partially filled with thermite, were placed in L2K. The breadboards were then exposed to an air flux simulating the typical conditions that characterize spacecraft re-entry. In this paper, the key results of the tests are presented. The dispersion of a mechanically activated fraction of thermite proved to be effective in controlling the overall charge ignition temperature. Thermite-induced demise was experimentally verified in the wind tunnel. The SCARAB software was extended and used to rebuild the retrieved thermal data. The results of the simulations were in good agreement in both predicting the ignition timing and the effects of the thermite charge on the sample

Thermite-for-Demise (T4D): from Material Selection to Test Campaign

In the frame of the ESA-TRP SPADEXO project, the use of thermites to aid spacecraft demise during re-entry is under investigation. The charges are expected to ignite spontaneously during the reentry phase, supplying additional heat to components critical for the on-ground casualty risk. This concept was explored experimentally in DLR-Cologne's L2K facility, where steel mock-ups filled with the energetic material were exposed to relevant conditions for the final application. In this paper, the selection of the pyrotechnic material will be discussed, as well as the macroscopic results obtained during the experimental campaign for one out of the three geometries explored during the project. XRD and tomography were then used to characterize the slag produced during the tests, and to explain the reasons of the unexpected pressure build-up observed during the tests involving a fraction of activated thermite