Etude d'un essai original de flexion-torsion 4 points et application à la modélisation du comportement des matériaux composites en contraintes complexes PDF Download
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Author: Thierry Millot
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 138
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Book Description
Cette étude a pour but d'améliorer notre connaissance du comportement des matériaux composites sous contraintes complexes. Le travail porte, dans un premier temps, sur l'étude d'une machine capable de soumettre des lames parallélipipédiques en matériaux composites à des contraintes multiaxiales de type flexion-torsion. L'étude d'un outillage de flexion-torsion 3 points existant ayant révélé quelques insuffisances, on conçoit et réalise un outillage original permettant de faire des essais statiques ou de fatigue en flexion-torsion 4 points. Dans un deuxième temps, on présente les résultats d'essais obtenus sur deux types de matériaux, d'une part des composites unidirectionnels à fibre de verre longues et matrice époxy, d'autre part un composite à matrice thermoplaslltique PET et renfort de type mat de verre présentant une isotropie planaire. On montre, dans le premier cas des matériaux verre-époxy, que la rupture statique de ceux-ci est bien représentée par un critère de type TSAI-HILL et que les courbes isonombres de cycles à rupture en fatigue présentent une homothétie à ce critère. Dans le deuxième cas, c'est un critère de type VON MISES qui représente le mieux la rupture ce qui est, compte tenu de l'état de contrainte, parfaitement en accord avec l'isotropie planaire de notre matériau. Ce dernier résultat confirme la qualité des résultats obtenus grâce à notre nouvel outillage. Pour finir, on développe, dans le cas des unidirectionnels, un modèle de prévision de durée de vie en fatigue basé sur l'hypothèse d'un endommagement en flexion progressant dans l'épaisseur de l'éprouvette. On présente le résultat des simulations sous forme de courbes de Woehler. On cerne, avec l'aide de lois de cumul, les bases nécessaires à la construction d'un modèle d'endommagement.
Author: Thierry Millot
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Category :
Languages : fr
Pages : 138
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Book Description
Cette étude a pour but d'améliorer notre connaissance du comportement des matériaux composites sous contraintes complexes. Le travail porte, dans un premier temps, sur l'étude d'une machine capable de soumettre des lames parallélipipédiques en matériaux composites à des contraintes multiaxiales de type flexion-torsion. L'étude d'un outillage de flexion-torsion 3 points existant ayant révélé quelques insuffisances, on conçoit et réalise un outillage original permettant de faire des essais statiques ou de fatigue en flexion-torsion 4 points. Dans un deuxième temps, on présente les résultats d'essais obtenus sur deux types de matériaux, d'une part des composites unidirectionnels à fibre de verre longues et matrice époxy, d'autre part un composite à matrice thermoplaslltique PET et renfort de type mat de verre présentant une isotropie planaire. On montre, dans le premier cas des matériaux verre-époxy, que la rupture statique de ceux-ci est bien représentée par un critère de type TSAI-HILL et que les courbes isonombres de cycles à rupture en fatigue présentent une homothétie à ce critère. Dans le deuxième cas, c'est un critère de type VON MISES qui représente le mieux la rupture ce qui est, compte tenu de l'état de contrainte, parfaitement en accord avec l'isotropie planaire de notre matériau. Ce dernier résultat confirme la qualité des résultats obtenus grâce à notre nouvel outillage. Pour finir, on développe, dans le cas des unidirectionnels, un modèle de prévision de durée de vie en fatigue basé sur l'hypothèse d'un endommagement en flexion progressant dans l'épaisseur de l'éprouvette. On présente le résultat des simulations sous forme de courbes de Woehler. On cerne, avec l'aide de lois de cumul, les bases nécessaires à la construction d'un modèle d'endommagement.
Author: Olivier Pelissou
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 178
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L'étude du comportement en flexion de composites unidirectionnels à matrice polypropylène renforcée de fibres de verre continues est utilisée comme critère de faisabilité de ces matériaux. L’élaboration a fait l'objet du développement d'un procédé de fabrication de composites à base de fils hybrides verre/polypropylène. Les cycles de mise en œuvre ont été optimisés en fonction de critères basés sur la microstructure et les propriétés élastiques des produits moulés. La caractérisation mécanique est axée sur la compréhension des modes de rupture sous sollicitation monotone. Les composites verre/polypropylène réalisés se caractérisent par des ruptures catastrophiques en compression sous sollicitation de flexion. Afin de s'affranchir des phénomènes de concentrations de contraintes dus aux appuis lors des essais de flexion trois points, un essai original de flexion par flambement post-critique a été développé. Cet essai, qui permet de générer une sollicitation de flexion pure, s'avère particulièrement adapté à la caractérisation de composite a matrice ductile. l'analyse détaillée du comportement en flexion induit a l'identification de deux mécanismes de dégradation: microflambage et glissement de fibres (essais de flexion trois points) et flambement/délaminage (essai de flexion par flambement. l'étude paramétrique des propriétés a rupture envisage l'influence de paramètres lies au matériau (matrice, microstructure, interface) et a la mise en œuvre (semi-produit verre/thermoplastique, tissu, conditions de moulage). une modélisation des mécanismes de dégradation, mettant l'accent sur la microstructure spécifique des composites verre/polypropylène induite par le procédé de transformation, est proposée
Author:
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Category : Composite materials
Languages : en
Pages : 768
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Author: Jean-François Maire
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 341
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Book Description
L'OBJET DE CE TRAVAIL EST DE DEVELOPPER UNE MODELISATION PHENOMENOLOGIQUE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DE STRUCTURES COMPOSITES SOUS SOLLICITATIONS COMPLEXES. UN VASTE DOMAINE D'ESSAIS UNIAXIAUX OU MULTIAXIAUX STATIQUES, CYCLIQUES, EN FLUAGE OU EN RELAXATION EST NECESSAIRE A UNE BONNE COMPREHENSION DU COMPORTEMENT DE CES MATERIAUX. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS PRESENTONS UN DISPOSITIF EXPERIMENTAL DE TRACTION-TORSION-PRESSION INTERNE QUE NOUS AVONS CONCU ET REALISE. IL PERMET D'OBTENIR UN ETAT DE CONTRAINTES PLANES ET HOMOGENES SUR DES EPROUVETTES TUBULAIRES A PAROI MINCE. LES TUBES TESTES SONT ESSENTIELLEMENT DES STRATIFIES BOBINES VERRE-EPOXY A FIBRES LONGUES (|30|, |45|, |60|). CONTRAIREMENT AUX MODELES CLASSIQUES QUI CONSIDERENT LE MATERIAU HOMOGENEISE, NOUS NOUS INTERESSONS AUSSI AUX ASPECTS MICROSTRUCTURAUX. NOUS PROPOSONS DE PARTAGER LA DEFORMATION TOTALE: * EN UNE DEFORMATION CLASSIQUE DUE A L'ALLONGEMENT DES FIBRES A ANGLE CONSTANT AVEC TRANSFERT DE CHARGE DE LA RESINE SUR LES FIBRES ET D'UN PLI SUR L'AUTRE (COMPORTEMENT QUASI-ELASTIQUE POUR LES FIBRES ET VISCOELASTIQUE POUR LA MATRICE). * EN UNE DEFORMATION STRUCTURALE A LONGUEUR DE FIBRES CONSTANTE DUE A LA ROTATION DES FIBRES. DANS CE TRAVAIL, UN SOIN PARTICULIER EST APPORTE A LA METHODOLOGIE EXPERIMENTALE QUI PERMET UNE CONSTRUCTION ET UNE VALIDATION PROGRESSIVES DU MODELE. LES DEFORMATIONS CLASSIQUE ET STRUCTURALE COMPRENNENT DES TERMES INSTANTANES, VISQUEUX ET RESIDUELS. LA MISE EN EVIDENCE DE LA NOTION D'ISOCHRONISME CONDUIT A L'INTRODUCTION D'UN SPECTRE DE TEMPS DE RELAXATION CARACTERISANT LA VISCOELASTICITE. L'ENDOMMAGEMENT ANISOTROPE EST INTRODUIT DANS LES LOIS DE COMPORTEMENT DE MANIERE SCALAIRE GRACE A UNE APPROCHE MICROMECANIQUE SELF-CONSISTENT DE LA FISSURATION TRANSVERSE. AFIN DE MINIMISER LE NOMBRE DE COEFFICIENTS A IDENTIFIER, CETTE ETUDE TIENT COMPTE DES PARTICULARITES DES CONSTITUANTS ET DU MONOCOUCHE POUR DETERMINER LE COMPORTEMENT MACROSCOPIQUE DU STRATIFIE. CE TRAVAIL FAIT PARTIE D'UN AXE DE RECHERCHES VISANT A ETABLIR UNE MODELISATION COMPLETE DU COMPORTEMENT DES MATERIAUX COMPOSITES NECESSAIRE AUX CALCULS DE STRUCTURES
Author: Daniel Scida
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Category :
Languages : fr
Pages : 196
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Book Description
L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST D'APPORTER UNE AIDE A LA DECISION QUANT AU CHOIX D'UN MATERIAU COMPOSITE A RENFORT TISSE HYBRIDE ET NON HYBRIDE POUR UNE APPLICATION OU LES EFFETS DU VIEILLISSEMENT CONDITIONNENT LA DECISION. CET OBJECTIF NECESSITE A LA FOIS UNE APPROCHE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE. L'APPROCHE EXPERIMENTALE EST MENEE, A PARTIR D'ESSAIS STANDARDS (TRACTION, FLEXION ET TORSION), PAR UNE CARACTERISATION DES PROPRIETES ELASTIQUES ET ULTIMES DE CHAQUE CONSTITUANT (RESINE ET UNIDIRECTIONNEL) ET DE CHAQUE COMPOSITE A RENFORT TISSE. L'IDENTIFICATION DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT EST ENSUITE OBTENUE SUR LA BASE DES ESSAIS PRECEDENTS PUIS D'ESSAIS DE DELAMINAGE (MODE I, II ET MIXTE (I+II)) PAR L'UTILISATION D'UNE METHODOLOGIE ASSOCIANT LES TECHNIQUES D'EMISSIONS ACOUSTIQUES ET DE MICROSCOPIE. L'ANALYSE MET EN EVIDENCE L'INFLUENCE DU VIEILLISSEMENT DES RESINES, DES FIBRES ET DES INTERFACES SUR LES MODES DE RUPTURE DU COMPOSITE POUVANT AINSI ETRE TRES DIFFERENTS AVANT ET APRES VIEILLISSEMENT. LA SECONDE PARTIE EST CONSACREE A LA MODELISATION DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES COMPOSITES A ARMURE HYBRIDE OU NON DANS LES DOMAINES ELASTIQUES ET JUSQU'A RUPTURE. A PARTIR D'UNE DECOMPOSITION DE LA CELLULE DE BASE, L'APPLICATION DE LA THEORIE DU STRATIFIE PERMET DE DETERMINER LES PROPRIETES ELASTIQUES 3D DU COMPOSITE EN FONCTION DES CONSTITUANTS, DE L'ARMURE, DU TITRE DES MECHES ET DES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES PUIS DE PREDIRE LES RUPTURES LOCALES ET FINALES DU COMPOSITE APRES PRISE EN COMPTE DES ENDOMMAGEMENTS SUCCESSIFS DES CONSTITUANTS (RESINE ET MECHES). LE MODELE ABOUTIT A UN LOGICIEL DE CALCUL NOMME MESOTEX PERMETTANT D'ANALYSER AISEMENT L'INFLUENCE DES PARAMETRES STRUCTURAUX (TITRE DES MECHES, ARMURE, QUANTITE DE RESINE ET HYBRIDATION) SUR LES PROPRIETES ELASTIQUES ET A RUPTURE DU COMPOSITE. L'ETUDE PARAMETRIQUE CONDUIT A FACILITER LE CHOIX D'UN MATERIAU ET D'ATTEINDRE UN COMPROMIS COUT/MASSE/PERFORMANCE OPTIMISE.
Author: Jean-Jacques Reymann
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Languages : fr
Pages : 218
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Le développement des matériaux composites à renfort fibreux pour la réalisation des pièces travaillantes de haute sécurité, nécessite une caractérisation approfondie de leurs propriétés d'usage. En particulier, il est maintenant indispensable de connaître leur comportement en fatigue. Ce travail porte essentiellement sur la mise au point d'une machine originale de fatigue en flexion alternée. Cette machine est maintenant commercialisée et l'esai fait l'objet d'une procédure de normalisation. Une étude bibliographique précise les données actuelles sur la tenue en service de ces matériaux. Diverses applications sont alors envisagées pour la mise au point de suspensions automobiles pour des matériaux verre/epoxy ou carbone/epoxy.
Author: Kokou Esso Atcholi
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Languages : fr
Pages : 139
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ESAIS DE FLEXION-TORSION ET DE TRACTION-TORSION
Author: Emmanuel de Bilbao
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Languages : fr
Pages : 144
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Book Description
Pour simuler la mise en forme des renforts fibreux dans la fabrication de pièces en matériaux composites, les éléments finis spécifiques utilisés prennent en compte les seules grandeurs membranaires. La rigidité de flexion est négligée. Or, des études sur la simulation des procédés ont montré l’importance de considérer cette rigidité soit dans le cas des plissements, soit pour les renforts épais ou rigides. L’objectif de ce travail, couplant expérimentation et modélisation, est de déterminer un comportement en flexion propre aux renforts et découplé des phénomènes membranaires. Parce que les moyens dessais développés pour la flexion des textiles de l’industrie de l’habillement ne convenaient pas, un nouveau banc de flexion a été développé. Basé sur le principe du cantilever, mais avec une longueur de flexion variable, et disposant d’une mesure optique, le flexomètre permet d’identifier des comportements non élastiques non linéaires. Deux méthodes de traitements des résultats ont été développées : la méthode d’identification directe permet de tracer la courbe de comportement ; la méthode inverse, basée sur un algorithme d’optimisation non linéaire sous contraintes et sur la simulation de l'essai à l'aide d'un logiciel d'analyse par la méthode des éléments finis permet d’identifier les paramètres d’un modèle choisi a priori. Les essais de flexion réalisés et les applications de ces méthodes aux résultats ont permis de valider la démarche complète mais aussi de trouver un nouveau modèle pour un renfort.
Author: Xiaolu Gong
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Languages : fr
Pages : 280
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Le travail de thèse aborde l'étude de l'endommagement et de la rupture des matériaux composites verre/époxyde quasi-unidirectionnels sous chargements simples et combines de traction-torsion. A cet effet, une méthodologie originale (modèle schématique) basée sur l'émission acoustique et corrélée aux observations microscopiques a été proposée. Ceci a permis d'établir une classification cohérente des différents mécanismes d'endommagement intervenant dans les matériaux composites. Ce modèle schématique a été utilise par la suite pour mieux comprendre les étapes de dégradation dans les plaques composites non-trouées et trouées sollicitées en statique et en fatigue (traction, torsion et traction-torsion). L'évolution de chaque type d'endommagement et du mécanisme responsable de la chute de rigidité ont été mis en évidence à l'aide d'un paramètre acoustique d'endommagement r#i#j, nomme taux de participation de l'endommagement. L'approche analytique du champ de contraintes proposée a permis d'appréhender le comportement mécanique en torsion et en traction-torsion des plaques considérées. Ainsi, le calcul des contraintes de cisaillement en torsion propose par lekhnitskii pour de petits déplacements est corrigé en introduisant un moment effectif tenant compte du phénomène de grands déplacements génère par la torsion. La contrainte normale ainsi induite par la torsion peut être calculée par cette approche. Le seuil d'endommagement a pu être prévu aux moyens de critères utilisant l'ensemble des contraintes agissant localement. Le critère de tsai-wu tridimensionnel a été adapté au bord du trou. Quant au critère de rupture de tsai-hill, il a fallu le modifier pour prédire le seuil d'endommagement. Afin d'éviter l'analyse complexe de la distribution des contraintes, un critère empirique du seuil d'endommagement en traction-torsion a été établi. L'analyse de l'endommagement s'est faite en associant plusieurs techniques: celle de la variation des raideurs, de la réponse des jauges de déformation, de l'émission acoustique, du rapport felicity, de la microscopie électronique à balayage et de la thermographie infrarouge.
Author: Pascale Joguet
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Languages : fr
Pages : 216
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LE COMPORTEMENT DE TUBES BOBINES EN MATERIAUX COMPOSITES, DE TYPE KEVLAR/EPOXY ET CARBONE/EPOXY, SONT ETUDIES DANS DES CAS DE SOLLICITATIONS SIMPLES OU COUPLEES (TRACTION, TORSION, PRESSION INTERNE), EN COUPLANT UN MODELE MECANIQUE D'ENDOMMAGEMENT ANISOTROPE A UNE THEORIE ELASTIQUE DE PLAQUES STRATIFIEES. ON CHERCHE A PREVOIR LE COMPORTEMENT DE STRUCTURES D'EMPILEMENT COMPLEXE A PARTIR DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU COMPOSITE UNIDIRECTIONNEL ET DE L'IDENTIFICATION DES LOIS D'ENDOMMAGEMENT SUR UN BOBINAGE A 90#O. LES PREVISIONS DES SEUILS D'APPARITIONS DE LA NON-LINEARITE DU COMPORTEMENT ET DE LA RUPTURE DU COMPOSITE GLOBAL, SONT ENVISAGEES A PARTIR DE L'APPLICATION COUCHE PAR COUCHE DE TROIS CRITERES QUADRATIQUES (HASHIN, HILL ET TSAI), SOUS SOLLICITATIONS UNIAXIALES OU BIAXIALES. ON COMPARE LES RESULTATS DE CETTE MODELISATION AVEC LE COMPORTEMENT EXPERIMENTAL SOUS CHARGEMENTS MONOTONES RADIAUX, POUR DEUX TYPES DE STRATIFICATIONS DANS LE CAS DES TUBES KEVLAR/EPOXY. LES ECARTS OBSERVES SONT ANALYSES EN CONSIDERANT LES HYPOTHESES DE LA MODELISATION (PLIS CROISES EN ALLER-RETOUR) ET LES RESULTATS D'OBSERVATIONS MICROSTRUCTURALES. ON MET EN EVIDENCE UNE CORRELATION ENTRE LES COMPORTEMENTS ET LES DOMMAGES DETECTES PAR LES CONTROLES NON DESTRUCTIFS. UN AUTRE MODELE POUR LES MATERIAUX VISCOELASTIQUES ENDOMMAGEABLES CONSIDERE LE MATERIAU COMPOSITE COMME HOMOGENE. L'UTILISATION DE CE MODELE PERMET DE DETERMINER LA PART D'ENDOMMAGEMENT ET DE VISCOELASTICITE DANS LE COMPORTEMENT D'UN TUBE KEVLAR/EPOXY, A PARTIR DES BOUCLES D'HYSTERESIS ET DES DEFORMATIONS RESIDUELLES OBTENUES PAR CHARGEMENTS REPETES PROGRESSIFS. CETTE ETUDE FAIT PARTIE D'UN AXE DE RECHERCHE VISANT A ETABLIR UNE MODELISATION COMPLETE DU COMPORTEMENT DES MATERIAUX COMPOSITES
