Étude des mécanismes d'absorption d'énergie lors de l'écrasement progressif de structures composites à base de fibre de carbone PDF Download
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Author: Damien Guillon
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Languages : fr
Pages : 213
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Book Description
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: 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: 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: 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: Sabrine Jlassi
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Languages : fr
Pages : 153
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Le recyclage des matériaux composites renforcés de fibres de carbone suscite de plus en plus d'intérêt pour répondre aux exigences règlementaires et aux besoins industriels. Le défi majeur est de récupérer les fibres de carbone afin de les réintégrer dans des composites (2.0) de seconde génération. La particularité des fibres recyclées, provenant de diverses sources, réside dans la variabilité de leurs propriétés et d'un point de vue industriel et économique, le tri des composites par type/grade de fibres avant le recyclage semble onéreux. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'intérêt du traitement par vapo-thermolyse des composites usagés sans un tri préalable et de valider à une échelle représentative les conditions de remise en forme des fibres recyclées en renfort textile et de remise en œuvre des composites 2.0. L'étude s'est focalisée sur le développement et la caractérisation mécanique de nouveaux composites renforcés de non-tissés en fibres de carbone vierges. Les non-tissés ont été mis en forme par cardage en se basant sur un plan d'expériences type plan de mélanges prenant en compte trois grades de fibres de carbone coupées en trois longueurs différentes. Les résultats ont montré que le mélange de fibres de propriétés différentes et de longueurs permet de réduire la variabilité des propriétés des composites. Mais l'augmentation des proportions des fibres ayant de faibles propriétés mécaniques dans un mélange provoque une chute des performances. Ces résultats ont permis une meilleure compréhension de l'influence des propriétés des fibres et de l'architecture du renfort non-tissé sur les propriétés des composites. L'étude a été complétée par une comparaison des propriétés mécaniques de deux composites renforcés de non-tissés simples et comélés à base de fibres de carbone vierges et recyclées. Les résultats ont montré un excellent potentiel des renforts en fibres de carbone recyclées comparés aux renforts en fibres vierges et aux renforts en fibres recyclées actuellement commercialisés.
Author: Roger Pierre Lemanle Sanga (docteur en génie mécanique).)
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Languages : fr
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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: Lauric Gaffiot
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Languages : fr
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Les matériaux composites constituent aujourd'hui un domaine très dynamique tant au niveau de l'industrie que de la recherche. Dans ce cadre, les renforts d'origines naturelles représentent une alternative intéressante aux fibres synthétiques de par leurs propriétés mécaniques élevées, leur faible densité et leur caractère biosourcé, afin de répondre à l'accroissement des niveaux de performances ciblés ainsi qu'aux exigences économiques et écologiques actuelles.Ces travaux s'inscrivent dans un projet regroupant laboratoires de recherche, fournisseurs et end-users, visant à développer un matériau composite unidirectionnel structural à base de fibre de lin pour une application sport et loisirs. Ainsi, les objectifs initiaux incluent le développement de différents traitements chimiques des fibres, afin de les laver, d'homogénéiser leurs propriétés mécaniques et d'améliorer l'adhésion fibre-matrice. Une stratégie originale a pour cela été élaborée, basée sur la réactivité et les propriétés physico-chimiques d'un agent de couplage biosourcé. Ce produit a montré un potentiel prometteur d'additif de renforcement des matériaux cellulosiques, notamment à l'état humide. De plus, sa réactivité avec des molécules compatibilisantes a permis de le fonctionnaliser pour promouvoir l'adhésion fibre-matrice.Les caractérisations menées aux différentes échelles de la fibre de lin ont ensuite montré la pertinence de ces traitements, qui renforcent les interfaces fibre-matrice et les fibres techniques à l'état humide. Les études mécaniques ont cependant soulevé de nombreuses problématiques expérimentales, et ont démontré que les spécificités morphologiques de ces objets et leur caractère naturel ne permettaient pas l'exploitation directe des mesures dans le cadre d'un tel projet de développement. Les axes de recherche se sont alors avant tout focalisés sur l'étude des matériaux composites. Ainsi, plusieurs verrous structuraux ont pu être identifiés. La qualité de l'imprégnation de ces renforts naturels, qui peut être influencée par la formulation des traitements et la mise en œuvre, est déterminante dans le développement du matériau à cause de la morphologie multi-échelles des fibres. L'orientation des fibres au sein des plis unidirectionnels s'est également avéré être un paramètre prépondérant, étroitement lié à l'architecture des renforts et aux procédés de traitements industriels.Les développements menés à la fois sur les traitements et sur la structure des composites ont ainsi permis de doubler les propriétés mécaniques des systèmes initiaux pour atteindre un module de rigidité de 30 GPa et une contrainte ultime d'environ 370 MPa en traction tout en limitant grandement la perte de résistance après vieillissement dans l'eau et en garantissant une déformation en flexion répondant au cahier des charges. Les évolutions réalisées ne permettent pas pour le moment d'envisager l'industrialisation de ce matériau, mais vont permettre le prototypage de produits finis.
Author: Don Montague
Publisher: Taylor & Francis
ISBN: 9780419199106
Category : Architecture
Languages : en
Pages : 472
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Book Description
This dual-language dictionary lists over 20,000 specialist terms in both French and English, covering architecture, building, engineering and property terms. It meets the needs of all building professionals working on projects overseas. It has been comprehensively researched and compiled to provide an invaluable reference source in an increasingly European marketplace.
Author: Serge Abrate
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3709105234
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 409
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Book Description
The book provides an introduction to the mechanics of composite materials, written for graduate students and practitioners in industry. It examines ways to model the impact event, to determine the size and severity of the damage and discusses general trends observed during experiments.
Author: Dan Zenkert
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ISBN: 9780947817961
Category : Sandwich construction
Languages : en
Pages : 442
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Book Description
Author: A.R. Bunsell
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 9400911238
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 804
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