Contribution à la modélisation de l'absorption d'énergie dans les composites stratifiés par fragmentation et délaminage sous sollicitations dynamiques PDF Download
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Author: Jean-Mathieu Guimard
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Category :
Languages : fr
Pages : 230
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Book Description
Cette thèse est dédiée à l’étude théorique expérimentale et numérique de deux mécanismes majeurs gouvernant l’absorption d’énergie dans les structures composites stratifiées : la fragmentation et le délaminage. En matière de fragmentation, le modèle micro-mécanique de Fleck et Budiansky (1995) à été utilisé et discrétisé pour pouvoir intégrer les statistiques de défauts observées par Paluch (1994) et ainsi déterminer les caractéristiques principales à intégrer dans un comportement moyen. Celles-ci s’avèrent être une contrainte maximale de fragmentation dont la dispersion est de l’ordre de celle des imperfections géométriques, ainsi que des énergies dissipées et des longueurs de fragment quasi déterministes. Du point de vue du délaminage, une association d’essais de mode II sous sollicitation dynamique menant à des propagations sub-soniques, de suivi par caméra rapide et de traitement par mesure de champs, et des comparaisons essais/calculs conduisent à conclure à d’importants effets de vitesse interfaciaux. Un modèle d’endommagement à taux limité à été utilisé pour les reproduire. Celui-ci a permis d’en déduire un modèle de propagation de fissure de délaminage dynamique intégrant un paramètre de vitesse limite de fissuration. Enfin, des premières simulations pseudo-2D simplifiées d’absorbeur ont permis d’étudier les interactions entre ces deux mécanismes. Qualitativement, la très grande influence de la nature des défauts géométriques introduits pour initier le délaminage est retrouvée.
Author: Jean-Mathieu Guimard
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Languages : fr
Pages : 230
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Book Description
Cette thèse est dédiée à l’étude théorique expérimentale et numérique de deux mécanismes majeurs gouvernant l’absorption d’énergie dans les structures composites stratifiées : la fragmentation et le délaminage. En matière de fragmentation, le modèle micro-mécanique de Fleck et Budiansky (1995) à été utilisé et discrétisé pour pouvoir intégrer les statistiques de défauts observées par Paluch (1994) et ainsi déterminer les caractéristiques principales à intégrer dans un comportement moyen. Celles-ci s’avèrent être une contrainte maximale de fragmentation dont la dispersion est de l’ordre de celle des imperfections géométriques, ainsi que des énergies dissipées et des longueurs de fragment quasi déterministes. Du point de vue du délaminage, une association d’essais de mode II sous sollicitation dynamique menant à des propagations sub-soniques, de suivi par caméra rapide et de traitement par mesure de champs, et des comparaisons essais/calculs conduisent à conclure à d’importants effets de vitesse interfaciaux. Un modèle d’endommagement à taux limité à été utilisé pour les reproduire. Celui-ci a permis d’en déduire un modèle de propagation de fissure de délaminage dynamique intégrant un paramètre de vitesse limite de fissuration. Enfin, des premières simulations pseudo-2D simplifiées d’absorbeur ont permis d’étudier les interactions entre ces deux mécanismes. Qualitativement, la très grande influence de la nature des défauts géométriques introduits pour initier le délaminage est retrouvée.
Author: SEGBEHOUIGNAN LOUIS.. DAGBA
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Languages : fr
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GRACE A DE LEUR RESISTANCE SPECIFIQUE MEILLEURE QUE CELLE DES MATERIAUX METALLIQUES, LES MATERIAUX COMPOSITES SONT DE PLUS EN PLUS UTILISES DANS LA CONSTRUCTION MECANIQUE. EN OUTRE, L'UTILISATION DES TISSUS COMME RENFORTS PERMET UNE MEILLEURE INTEGRITE STRUCTURELLE ET CETTE CARACTERISTIQUE EST UTILISEE POUR ABSORBER L'ENERGIE LORS D'UN CHOC. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST D'ETUDIER NUMERIQUEMENT LE COMPORTEMENT DE PLAQUES COMPOSITES TISSEES SOLLICITEES EN TRACTION DYNAMIQUE. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ONT MONTRE UNE MEILLEURE TENUE EN ABSORPTION D'ENERGIE DANS LE CAS D'UN RENFORT HYBRIDE VERRE/KEVLAR. NOUS UTILISONS DES ELEMENTS DE LA MECANIQUE DES MATERIAUX COMPOSITES ET DE LA MECANIQUE DE LA RUPTURE POUR DONNER UNE EXPLICATION PRECISE DU PHENOMENE OBSERVE EXPERIMENTALEMENT. UNE APPROCHE NUMERIQUE, UTILISANT LES MODELES DE COMPORTEMENT IMPLEMENTES DANS LES CODES DE CALCUL PAM - CRASH ET DYNA3D, A PERMIS DE MONTRER LA LIMITE DE VALIDITE DES MODELES D'ENDOMMAGEMENT A MODULE REDUIT ET DE RUPTURE PROGRESSIVE. EN EFFET, LA PLUPART DE CES MODELES SONT BASES SUR L'HYPOTHESE D'ENDOMMAGEMENT HOMOGENE ; CE QUI ENTRAINE UNE IMPOSSIBILITE DE REPRESENTER LES PHENOMENES LOCAUX, TELS QUE LA SORTIE D'UN TORON DE FIBRES DE SA GAINE MATRICIELLE. L'ETUDE DES CRITERES D'ENDOMMAGEMENT ET DE RUPTURE UTILISES DANS LES COMPOSITES MONTRE QUE POUR LA PLUPART, ILS SONT INADAPTES A NOTRE CAS D'ETUDE ET NE PEUVENT REFLETER LE COMPORTEMENT REEL DU COMPOSITE TISSE. NOUS AVONS, DONC, PROPOSE, IMPLEMENTE ET VERIFIE UN MODELE NUMERIQUE QUI PERMET DE REPRESENTER D'UN POINT DE VUE GLOBAL LES PHENOMENES PHYSIQUES IMPORTANTS DANS L'ABSORPTION D'ENERGIE D'UN MILIEU COMPOSITE TISSE
Author: Sègbèhouignan Louis Dagba
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Category :
Languages : fr
Pages : 266
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Author: Redouane Lombarkia
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 0
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L'un des défis majeurs de la simulation numérique de la résistance au crash des structures composites aéronautiques est de pouvoir prédire les endommagements, leur initiation, leur évolution au cours de l'écrasement, et l'énergie absorbée, à partir d'un nombre limité de propriétés matériaux. Le but de la thèse est d'améliorer la compréhension des mécanismes élémentaires impliqués dans l'écrasement des composites à renforts tissés taffetas (plain weave PW) fabriqués en ou hors autoclave à base d'Époxyde et de fibres de carbone et de développer un modèle numérique performant. Ce rapport présente une investigation numérique et expérimentale effectuée au sein du département de Génie Mécanique à l'Université Laval dans le cadre du projet CRIAQ Comp-410 "Impact Modeling of Composite Aircraft Structures" en collaboration avec l'Université de Waterloo, Bombardier Aerospace, Bell Helicopter, le conseil national de recherche du Canada et DRDC-Valcartier. L'objectif principal est de développer des méthodes de simulations numériques prédictives pour différentes vitesses de crash des composites tissés. La démarche consiste en deux grandes étapes, une étude du crash en quasi statique et une autre étude dynamique pour voir l'effet du taux d'endommagement. Des simulations numériques avec des modèles de comportements existants dans les codes commerciaux éléments finis ont été effectuées afin de déceler les avantages et les inconvénients de chaque modèle, ensuite, un nouveau modèle 3D est développé pour tenir compte principalement, du délaminage, de la fragmentation, des bandes de pliage, de l'inélasticité et de l'endommagement. En parallèle, un plan expérimental est mis en œuvre pour la validation des différents modèles numériques et pour faire une étude paramétrique des différents paramètres influents, tels que, la forme des sections des éprouvettes, les initiateurs de crash, l'effet de l'échelle des éprouvettes et les séquences d'empilement. La mise en œuvre d'un modèle mathématique performant pour prédire le comportement mécanique des structures composites soumises au crash est une lourde tâche avec de multiples paramètres de matériaux et mécanismes de déformation à prendre en considération. Cette thèse peut être considérée comme une nouvelle contribution à l'avancement de la compréhension du processus d'endommagement lors du crash des matériaux composites. Le nouveau code numérique éléments finis développé a été validés expérimentalement et une étude de sensibilité des paramètres a été effectuée pour mesurer l'effet et le degré d'influence de chaque paramètre sur la précision de la solution finale.
Author: Jean-François Deü
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ISBN: 9782110899422
Category :
Languages : fr
Pages : 172
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Cette étude est consacrée a la prévision de l'endommagement et de la rupture de composites stratifies. Pour cela, des méso-modèles de comportement, dans lesquels le stratifie est décrit comme un empilement de couches et d'interfaces interlaminaires, sont utilises en statique. Les effets de l'endommagement sont pris en compte par l'intermédiaire de variables internes supposées uniformes dans l'épaisseur des couches. Une extension de ces modèles aux cas de sollicitations dynamiques est proposée. Elle est basée sur l'utilisation de lois d'endommagement dépendantes du temps, lois appelées retardées. Ces lois introduisent la notion de vitesse maximale d'endommagement. Physiquement, elles sont fondées sur l'idée que la vitesse de propagation des microfissures est finie. Par rapport au cas de sollicitations statiques, le principal paramètre supplémentaire est la vitesse maximale d'endommagement, qui, combinée a la vitesse de propagation des ondes du milieu endommage, introduit une longueur caractéristique dans la modélisation. Les apports de ces modèles vis-à-vis des questions d'unicité, de localisation et de stabilité sont étudiés sur la base de travaux analogues en viscoplasticité. Concernant les problèmes de dépendance au maillage, le modèle développé présente l'intérêt de pouvoir estimer, a priori, la taille des éléments à utiliser. Une discussion sur l'identification des paramètres du modèle est également proposée. Elle est principalement basée sur l'analyse de simulations unidimensionnelles d'essais d'impact plaque-plaque. L'implantation des méso-modèles d'endommagement dans le code de calcul éléments finis de dynamique dyna3d permet de confirmer les apports dus a l'effet retard et de valider l'approche sur des simulations d'essais aux barres d'Hopkinson (essais de compression et flexion dynamique sur composite sic/sic) ainsi que sur un exemple d'impact sur plaque stratifiée sic/mas-l.
Author: Richard Zeitouni
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 186
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La déchirure considérée comme un mode optimal d'absorption d'énergie pour les matériaux composites est analysée et simulée sur une éprouvette type sen, en étudiant le processus de propagation d'une entaille préexistante. Afin d'étudier l'influence de la vitesse de choc et du type de matériau sur cette fonction, des essais de déchirure en quasi-statique et en dynamique ont été effectues sur sept types de stratifies a fibres de verre (résine: polyester, vinylester et époxyde) avec différents tissus et hybridation (kevlar, microbilles de verre). Cette étude expérimentale a permis la description du processus de déchirure (3 zones: amorçage, stabilité et instabilité) et la définition d'un nouveau paramètre: la vitesse moyenne de déchirure et son influence sur l'absorption d'énergie. Une analyse phénoménologique est proposée pour l'explication des mécanismes de déchirure. Cette analyse montre que c'est le déchaussement des fibres longitudinales qui freine l'avance de la déchirure et elle met en évidence l'influence prépondérante de la qualité de la liaison fibre-matrice, de l'architecture du renfort, de la ductilité et de la longueur des fibres longitudinales sur l'absorption d'énergie par le processus de déchirure
Author: Nicolas Baral
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Author: A. Vautrin
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9401136580
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 458
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Author: François Bras
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 145
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La connaissance du comportement dynamique de composites stratifies sic-sic sous sollicitations dynamiques est utile pour dimensionner certaines protections balistiques. Tout d'abord, nous avons choisi, dans ce travail de modélisation et d'identification du comportement, l'échelle mésoscopique du pli orthotrope sic-sic, qui présente l'intérêt de décrire de façon relativement simple les mécanismes de dégradation dans le plan du stratifie, le délaminage n'étant pas aborde. Le comportement du pli élémentaire est étudié au moyen de la mécanique de l'endommagement, avec l'utilisation d'un endommagement retarde, qui permet une description saine de la rupture et la prise en compte des effets dynamiques. Les paramètres du comportement qui peuvent être identifies lors d'essais statiques sont détermines avant de réaliser des essais dynamiques type Hopkinson en compression et en flexion. Nous développons un outil de simulation numérique de ces essais, base sur la théorie des poutres de Timoshenko, appliquée dans un cas hétérogène et non linéaire. Un schéma d'intégration aux différences centrées y est utilise. Pour analyser l'écart existant entre les simulations avec chargement en effort ou en vitesse de la compression dynamique d'une éprouvette, nous avons créé une interface, de rigidité variable, qui montre que les simulations en vitesse y sont très sensibles, contrairement aux simulations en effort. L'effet d'un contact tridimensionnel barre-éprouvette est également étudié. Les essais de flexion mettent aussi en évidence l'influence des conditions aux limites, qui conduit notamment a effectuer une simulation hybride : en vitesse lors du contact barre-éprouvette, en effort sinon. Ainsi, la simulation permet de prévoir qualitativement l'endommagement constate expérimentalement, mais le manque de concordance des données en empêche la quantification. Les perspectives résident alors dans une simulation tridimensionnelle des essais et dans l'amélioration des essais de flexion.
Author: CHRISTIAN.. WOLFF
Publisher:
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Languages : fr
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Book Description
LES STRUCTURES COMPOSITES MONTRENT DES MODES DE RUPTURE PROGRESSIVE EN COMPRESSION OU ECRASEMENT INTERESSANTS DU POINT DE VUE DE L'ABSORPTION D'ENERGIE. L'ECRASEMENT DE TUBES STRATIFIES CROISES EN VERRE-EPOXY, CHANFREINES A L'UNE DES EXTREMITES, EST UN EXEMPLE TYPIQUE. EN ECRASEMENT, LE COMPORTEMENT EST DE TYPE FRAGILE, C'EST-A-DIRE QU'IL N'EST QUE PEU DEPENDANT DE LA TEMPERATURE ET DE LA VITESSE D'IMPACT, A QUELQUES M/S. D'AUTRES MODES DE COMPORTEMENT DE LA STRUCTURE DEPENDENT DE CES PARAMETRES, ET DONNENT LIEU A UNE TRANSITION DE TYPE FRAGILE-DUCTILE. DANS LE CAS OU ELLES SONT EXPLICITEMENT LIEES AU MATERIAU, ON MONTRE QUE CELLES-CI PEUVENT ETRE CORRELEES AU DEBLOCAGE DE MOBILITES MOLECULAIRES SECONDAIRES DE LA MATRICE POLYMERE. FRAGMENTATION ET EVASEMENT SONT LES MODES DE RUPTURE EN ECRASEMENT. POUR LA FRAGMENTATION, ON CONSTATE UNE RELATION LINEAIRE ENTRE LA CONTRAINTE MOYENNE D'ECRASEMENT ET LA RESISTANCE EN COMPRESSION DU MATERIAU. UN MODELE DE COQUE DELAMINEE PAR L'EVASEMENT PERMET DE DECRIRE L'INTERACTION MATERIAU-STRUCTURE POUR L'ECRASEMENT
