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Electromechanical resonant ice protection systems: numerical investigation through a phase-field mixed adhesive/brittle fracture model

Authors :
Marc Budinger
Lokman Bennani
Alexis Marbœuf
Valérie Pommier-Budinger
ONERA / DMPE, Université de Toulouse [Toulouse]
ONERA-PRES Université de Toulouse
Institut Clément Ader (ICA)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE)
Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE)
Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE)
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE)
Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE)
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Source :
Engineering Fracture Mechanics, Engineering Fracture Mechanics, Elsevier, 2020, 230 (106926), pp.1-23. ⟨10.1016/j.engfracmech.2020.106926⟩, Engineering Fracture Mechanics, 2020, 230 (106926), pp.1-23. ⟨10.1016/j.engfracmech.2020.106926⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
Elsevier BV, 2020.

Abstract

International audience; Electromechanical resonant de-icing systems provide a low-energy solution against ice accumulation on aircraft. Recent researches show a growing interest towards these systems in the context of more electrical aircraft. Electrome-chanical de-icing systems consists in electric actuators producing stress within the ice, through micro-vibrations of the surface to be protected, leading to bulk or adhesive failure and, ultimately, ice shedding. The understanding of the mechanisms at play is of prime importance in order to design efficient ice protection systems. Despite a large number of studies in the literature, there is still a lack when dealing with fracture propagation phenomena in this context. In this work the authors propose a model based on the well established phase-field variational approach to fracture. The approach is applied to the study of crack propagation and debonding of ice under the effect of an electromechanical resonant de-icing system. Numerical experiments are performed in order to assess possible ice shedding mechanisms.

Details

ISSN :
00137944
Volume :
230
Database :
OpenAIRE
Journal :
Engineering Fracture Mechanics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....89a0a5a3fdb2e4c66b9050ef78c36f58
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2020.106926