CONTRIBUTION A LA MODELISATION NUMERIQUE DE L'ABSORPTION D'ENERGIE DANS LES COMPOSITES TISSES SOUMIS A UNE SOLLICITATION DE TRACTION DYNAMIQUE PDF Download
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Author: SEGBEHOUIGNAN LOUIS.. DAGBA
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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: SEGBEHOUIGNAN LOUIS.. DAGBA
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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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Pages : 266
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Author: Jean-Mathieu Guimard
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Pages : 230
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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: Redouane Lombarkia
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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: Benjamin Verone
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Languages : fr
Pages : 108
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Ce mémoire présente les travaux de développement d'un outil de simulation numérique du comportement d'un matériau composite textile spécial appelé interlock 3D. Ce tissé composite présente des performances intéressantes de résistance au choc et de tolérance aux dommages. Ces propriétés lui viennent de la présence de torons tissés à travers l'épaisseur. De ce fait, ce matériau peut être une alternative très intéressante aux composites stratifiés conventionnels, qui n'ont que des fibres orientées dans le plan, pour des applications aéronautiques où des éléments sont soumis à des impacts et sujets au délaminage. Ce travail présente une campagne expérimentale qui vise à caractériser le comportement du matériau dans les directions du plan et à travers l'épaisseur. Par la suite des lois de comportement sont développées pour reproduire le comportement dans chaque direction. Mettre en place la mécanique d'endommagement, ainsi que le comportement inélastique ont été les parties les plus complexes. Ce modèle est par la suite implanté dans le logiciel éléments finis ABAQUS/Explicit en utilisant une sous-routine VUMAT. Des simulations du comportement mécanique du matériau sont premièrement réalisées pour valider les prédictions du modèle dans l'ensemble des directions. Ensuite, des essais d'indentation quasi-statique sont effectués et les résultats sont comparés aux prédictions du modèle. Enfin, des simulations dynamiques d'impact sont réalisées sur le composite tissé en utilisant des projectiles rigides et mous ainsi que différentes configurations. Des comparaisons avec des résultats expérimentaux montrent la bonne capacité du modèle à reproduire le comportement du matériau lors de l'impact avec un projectile rigide à faible vitesse. Les hautes énergies d'impact traduisent des lacunes dans la mécanique d'endommagement proche de la rupture. Les résultats d'impact avec un projectile mou à faible vitesse sont encourageants et montrent l'aptitude du modèle à fournir une estimation correcte de la force d'impact, bien que surestimée dans certaines configurations.
Author: Damien Guillon
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Languages : fr
Pages : 213
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La maîtrise du comportement en cas de crash des structures en matériaux composites est une des difficultés qui accompagnent le développement industriel de ces structures. Le composite peut absorber de grandes quantités d'énergie si la structure s'écrase progressivement. Cette thèse vise à améliorer la compréhension des mécanismes de ruine mis en jeu dans ces fronts d’écrasements progressifs. Un montage expérimental innovant a été conçu. Il permet l'écrasement homogène, visualisé en direct, de plaques stratifiées. Une campagne expérimentale a permis d'obtenir une variété intéressante de mode de ruine. L'initiation, la stabilisation et les mécanismes d'absorption d'énergie dans les fronts d'écrasement sont analysés. Les relations entre chaque mode de ruine et l'influence des paramètres matériaux et expérimentaux sont expliquées. Une classification synthétique des modes de ruine est exposée. La modélisation numérique d'un front à l'échelle mésoscopique est proposée. Certains modes de ruine sont reproduits avec précision. Les mécanismes de ruine sont clairement identifiables et la contribution de chacun à l'absorption d'énergie est quantifiée.
Author: Roger Pierre Lemanle Sanga (docteur en génie mécanique).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Les matériaux composites utilisés dans l'industrie aéronautique sont très souvent à base de fibres de carbone et de résine époxyde. L'utilisation de nouvelles résines implique une étude constante des critères de dimensionnement mécanique de ces matériaux. Certains de ces critères basés sur la durabilité et la résistance aux sollicitations en dynamique rapide sont faits via des études expérimentales très coûteuses. Le recours à la simulation numérique est d'une importance particulière et apporte un gain financier conséquent. Dans cette étude, nous évaluons à l'aide des expériences et de la modélisation numérique, le comportement à l'impact des structures composites. Notre attention est portée sur le composite à base de tissus de carbone haute résistance G0926 et de la résine époxyde SR1710. Les plaques composites sont fabriquées par infusion de résine liquide suivant la séquence d'empilement [[0/45]3]s puis, soumises à des impacts basse vitesse basse énergie (BV/BE) et des impacts haute vitesse haute énergie (HV/HE). La mise en évidence des endommagements de surface (indentation résiduelle) à l'aide du système ATOS-TRITOP et des endommagements internes (zone délaminée) par la thermographie infrarouge permet d'observer un comportement à l'impact fortement lié à la fois au type d'impact et à l'énergie d'impact. Des tests de compression après impact (CAI) montrent également une variabilité de la résistance mécanique résiduelle liée aux types et énergies d'impact. Des modèles numériques d'impact (2D et 3D) sur le code éléments finis ABAQUS ont ensuite été développés. Les modèles d'impact 3D basés sur lois cohésives avec des critères d'initiation des contraintes quadratiques et les critères énergétiques de propagation de Benzeggagh-Kenane permettent de prédire avec satisfaction les délaminages observés lors des expériences.
Author: Richard Zeitouni
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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: DONG-SUNG.. KIM
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Languages : fr
Pages : 170
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CETTE ETUDE A ETE FAITE PAR SIMULATION NUMERIQUE SUR QUATRE POINTS: EVOLUTION DE LA VITESSE PARTICULAIRE ET DE LA CONTRAINTE EN DIVERS MATERIAUX, INFLUENCE DE L'OBLIQUITE DU PROJECTILE, ANALYSE DE LA VITESSE D'ONDES DE CHOC EN FONCTION DU MODULE D'YOUNG DYNAMIQUE, NOUVEAU CRITERE DE DELAMINAGE. POUR CELA, UN PROGRAMME A ETE COMPOSE COMME PRE-PROCESSEUR ET POST-PROCESSEUR ; CECI PERMET DE CALCULER LES CHARACTERISTIQUES ELASTIQUES D'UN MATERIAU COMPOSITE ORTHOTROPE EN FONCTION DE L'ANGLE DE RENFORT. LES PARAMETRES SONT INTRODUITS DANS LE CODE QUI CALCULE ALORS L'EVOLUTION DYNAMIQUE. NOUS AVONS ENSUITE CREE UN POST-PROCESSEUR QUI DONNE DES PARAMETRES DYNAMIQUES ET LA LARGUEUR DE DELAMINAGE A PARTIR DES PARAMETRES CALCULES PAR LE CODE LS-DYNA3D. POUR SIMPLICITE DE CALCUL, DEUX TYPES DE COMPOSITE ORTHOTROPE 0900 ET 90090 SONT CHOISIS. LA SIMULATION NUMERIQUE A ETE EFFECTUEE AVEC UN MODELE DE RUPTURE DE COMPOSITE DANS LE CODE LS-DYNA3D. LA CIBLE DE COMPOSITE PLAQUE CARREE EST SOUMISE A L'IMPACT D'UN PROJECTILE-ETOILE D'ALUMINIUM A 600 ET 1200 M/S AVEC CINQ ANGLES D'OBLIQUITE DU PROJECTILE. LES RAPPORTS DE LA VITESSE PARTICULAIRE NORMALE EN FACE ARRIERE DE LA CIBLE PAR RAPPORT A CELLE DE LA FACE D'IMPACT SONT IDENTIQUES A LA CONDITION QUE LE NOMBRE DE COUCHES DU MATERIAU SOIT IDENTIQUE DANS LA MEME EPAISSEUR. L'INFLUENCE DE L'OBLIQUITE DU PROJECTILE DEVIENT MOINS SENSIBLE DANS LE DOMAINE DES VITESSES D'IMPACT IMPORTANTES. L'INFLUENCE DE L'OBLIQUITE SUR LA CONTRAINTE EST PLUS IMPORTANTE QUE CELLE QUI EXERCE SUR LA VITESSE PARTICULAIRE. C'EST LE PREMIER TRAVAIL OU LE MODULE D'YOUNG DYNAMIQUE EST PRIS EN COMPTE DANS LE CALCUL. LES ONDES DE CHOC ELASTIQUES SE PROPAGENT SOUS FORME D'UNE MONO-IMPULSION EN DENTS DE SCIE CONTRAIREMENT AUX ONDES DE CHOC CLASSIQUES. IL EST MONTRE QUE LE SEUIL DE DELAMINAGE VARIE EN FONCTION DE LA VITESSE PARTICULAIRE D'INTERFACE AU COURS DE L'IMPACT
Author: Leslie Rainer
Publisher: Getty Publications
ISBN: 1606060430
Category : Architecture
Languages : fr
Pages : 438
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Book Description
Earthen architecture constitutes one of the most diverse forms of cultural heritage and one of the most challenging to preserve. It dates from all periods and is found on all continents but is particularly prevalent in Africa, where it has been a building tradition for centuries. Sites range from ancestral cities in Mali to the palaces of Abomey in Benin, from monuments and mosques in Iran and Buddhist temples on the Silk Road to Spanish missions in California. This volume's sixty-four papers address such themes as earthen architecture in Mali, the conservation of living sites, local knowledge systems and intangible aspects, seismic and other natural forces, the conservation and management of archaeological sites, research advances, and training.
