Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

La présence de glace sur les structures mécaniques sont généralement à l'origine de nombreux problèmes récurrents. L'accumulation de glace sur les ailes d'un avion ou sur les pales d'hélicoptère, sont, chaque année, à l'origine de nombreux accidents mortels. Dans les régions nordiques, la surcharge occasionnée par la présence de glace sur les lignes de transport provoque des pannes de courant de longues durées durant les périodes froides. Dans ce contexte, il devient essentiel d'établir une meilleure compréhension du comportement à l'interface glace-substrat et ce, afin d'améliorer les techniques de dégivrage et de déglaçage des structures mécaniques.

L'approche proposée consiste à développer un outil numérique prédictif du déglaçage des structures mécaniques dont certains paramètres caractéristiques des matériaux en cause et de l'interface glace-substrat auront été calés sur des résultats expérimentaux. Dans cette étude, le déglaçage d'une lamelle en aluminium par la mise en tension de cette dernière a été examiné. Entre autres, ces résultats expérimentaux ont démontré que l'énergie induite dans le système composite (aluminium-glace) à haut taux de déformation (10"3 s"1) se traduit soit par le déglaçage ou encore par la fissuration de la glace et ce, en fonction de l'épaisseur de glace produite sur la lamelle à une température de-10°C.

Parallèlement, un modèle numérique a été développé à l'aide du logiciel ABAQUS afin de simuler adéquatement l'essai expérimental. La lamelle d'aluminium est considérée élastique tout en prenant en compte la présence potentielle des non-linéarités géométriques. La loi de comportement de la glace est considérée similaire à celle d'un béton classique. Dans cette optique, une loi de comportement du type « brittle cracking » s'est avéré un choix judicieux. Les paramètres de cette loi ont été calés sur un essai de traction sur un échantillon de glace. L'interface, quant à elle, a été modélisée à l'aide d'une loi d'adhésion. Les paramètres de cette loi qui permettent, entre autres, la prédiction du début ainsi que de l'évolution de l?endommagement à l'interface, ont été calés sur l'essai de traction réalisé. Les résultats numériques obtenus permettent de corroborer fidèlement le déglaçage de la lamelle étudiée en laboratoire.