Modélisation en grandes déformations du comportement hystérétique des renforts de composites PDF Download
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Author: Yvan Denis
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 265
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Book Description
Les matériaux composites connaissent une croissance exponentielle d'utilisation que ce soit dans le domaine de l'aérospatial, l'aéronautique, l'automobile ou encore le sport. Cette évolution significative s'explique notamment par les excellentes propriétés mécaniques que propose ce genre de matériaux. De plus, le ratio caractéristiques/poids est extrêmement favorable à ces derniers puisqu'ils restent plus légers que les matériaux usuellement employés par le passé. Cependant, ils sont aussi extrêmement coûteux et moyennement maîtrisés comparés aux connaissances scientifiques qui existent pour les matériaux cristallins. L'outil de simulation numérique est donc devenu partie intégrante de l'amélioration des procédés de mise en forme, ce qui nécessite, entre autres, l'élaboration de modèles mécaniques. Jusqu'à maintenant, compte tenu des stratégies d'emboutissage utilisant un seul couple poinçon/matrice, les chargements étaient supposés monotones et donc les lois de comportement associées étaient hyperélastiques ou viscoélastiques. Toutefois, étant donné que la demande industrielle ne cesse de croître et la complexité des géométries demandées aussi, nous proposons au travers des travaux présentés ici, des approches innovantes et originales comme la mise en forme incrémentale et la gestion des conditions aux limites. Ces nouvelles approches induisent des variations de chargement en cisaillement ou en flexion et les modèles hyperélastiques ne sont donc plus suffisamment riches pour correctement modéliser les procédés d'estampage. L'étude du comportement hystérétique étant nouvelle pour les matériaux composites, les travaux présentés se focalisent alors sur les renforts secs. C'est ainsi qu'une approche expérimentale a été réalisée afin de connaître la réaction du tissé soumis à ce type de chargements non monotones. Puis, des modèles dissipatifs hystérétiques ont été établis en vue de les intégrer dans un logiciel de calcul par éléments finis. Enfin, des simulations numériques avec comparaisons expérimentales sont proposées, basiques au début pour valider les modèles puis plus complexes pour montrer l'intérêt de telles modélisations et de telles stratégies.
Author: Yvan Denis
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Category :
Languages : fr
Pages : 265
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Book Description
Les matériaux composites connaissent une croissance exponentielle d'utilisation que ce soit dans le domaine de l'aérospatial, l'aéronautique, l'automobile ou encore le sport. Cette évolution significative s'explique notamment par les excellentes propriétés mécaniques que propose ce genre de matériaux. De plus, le ratio caractéristiques/poids est extrêmement favorable à ces derniers puisqu'ils restent plus légers que les matériaux usuellement employés par le passé. Cependant, ils sont aussi extrêmement coûteux et moyennement maîtrisés comparés aux connaissances scientifiques qui existent pour les matériaux cristallins. L'outil de simulation numérique est donc devenu partie intégrante de l'amélioration des procédés de mise en forme, ce qui nécessite, entre autres, l'élaboration de modèles mécaniques. Jusqu'à maintenant, compte tenu des stratégies d'emboutissage utilisant un seul couple poinçon/matrice, les chargements étaient supposés monotones et donc les lois de comportement associées étaient hyperélastiques ou viscoélastiques. Toutefois, étant donné que la demande industrielle ne cesse de croître et la complexité des géométries demandées aussi, nous proposons au travers des travaux présentés ici, des approches innovantes et originales comme la mise en forme incrémentale et la gestion des conditions aux limites. Ces nouvelles approches induisent des variations de chargement en cisaillement ou en flexion et les modèles hyperélastiques ne sont donc plus suffisamment riches pour correctement modéliser les procédés d'estampage. L'étude du comportement hystérétique étant nouvelle pour les matériaux composites, les travaux présentés se focalisent alors sur les renforts secs. C'est ainsi qu'une approche expérimentale a été réalisée afin de connaître la réaction du tissé soumis à ce type de chargements non monotones. Puis, des modèles dissipatifs hystérétiques ont été établis en vue de les intégrer dans un logiciel de calcul par éléments finis. Enfin, des simulations numériques avec comparaisons expérimentales sont proposées, basiques au début pour valider les modèles puis plus complexes pour montrer l'intérêt de telles modélisations et de telles stratégies.
Author: Noureddine Benseddiq
Publisher:
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Category :
Languages : en
Pages : 192
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Book Description
La deuxième thématique concerne la rupture et la fatigue des matériaux hyperélastiques de type élastomère, dans le cas d'un chargement multiaxial : - Concernant la rupture, un critère généralisé a été introduit, en utilisant les élongations principales logarithmiques. Ce critère a été validé expérimentalement sur 4 matériaux différents et pour différents trajets de chargement, ainsi que pour des champs présentant de forts gradients de déformation comme dans le cas des fissures sollicitées en mode mixte - Pour la fatigue une extension aux grandes déformations du critère de densité d'énergie de fissuration a été développée. Ce critère représente tout ou une partie de la densité d'énergie de déformation disponible pour créer une fissure dans un matériau sain, suivant une direction donnée. L'implémentation de ce critère dans un code d'éléments finis a permis de traiter des structures complexes en utilisant différentes densités d'énergies. Les résultats des essais en traction uniaxiale, en cisaillement pur et en torsion ont montré que ce critère permet de corréler correctement tous les résultats expérimentaux.
Author: Abdelmonem Elouaer
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'industrie des matériaux composites ne cesse d'évoluer et de croître en mettant en place de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies. En substitution des matériaux d'origine fossile que les matériaux d'origine naturelles (et surtout végétales) commencent à voir le jour. C'est dans ce contexte que notre travail de recherche est proposé. Il s'intéresse à la caractérisation du comportement mécanique d'un composite à matrice Polypropylène, renforcé avec des fibres de Chanvre et du bois de Chanvre (Chènevotte). Les différents moyens et techniques de caractérisation, utilisés par la présente étude, ont montré que ces nouveaux matériaux sont dotés de propriétés, en particulier mécaniques, de haut niveau, qui viennent rivaliser avec celles des autres composites classiques à base de fibres de verre et de carbone.Les essais expérimentaux en statique et de fatigue, ont révélé beaucoup de détails en comparaison avec d'autres matériaux composites. Ces informations ont permis de créer une sorte de base de données qui pourra servir de référence pour d'autres composites de la même famille à base de fibres végétales. Ainsi, des mécanismes d'endommagement ont été mis en évidence grâce aux essais mécaniques (traction monotone, charge-décharge, ...) associés à des observations microscopiques (Microscope Electronique à Balayage), et à des outils de détection du dommage basés sur l'émission acoustique. Par le biais de cette technique, nous avons pu apprécier la qualité et l'importance de l'interface fibre/matrice qui est un paramètre fondamental pour la présente étude et pour la détermination de la loi de comportement du composite.La modélisation micromécanique a été intégrée dans ce travail de thèse, grâce au modèle de Mori-Tanaka. Le comportement des matériaux à l'endommagement n'a pas été pris en considération ; seule l'élasticité a été étudiée. A l'aide de ce modèle, nous avons pu remonter aux propriétés intrinsèques des constituants (le module d'élasticité longitudinale des renforts: Chanvre et Chènevotte).
Author: Hicham Chaouki
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Languages : fr
Pages : 428
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Book Description
Les matériaux composites constituent de nos jours, de par leurs propriétés très prisées, des matériaux incontournables dans plusieurs secteurs industriels telles les industries aéronautique, automobile et navale. Bien que les applications industrielles aient été axées durant des décennies sur les matériaux composites à matrices thermodurcissables, les composites thermoplastiques à renforts continus connaissent actuellement un grand essor. Dans ce sens, des recherches considérables ont été menées sur la modélisation du comportement des matériaux thermoplastiques chargés de fibres continues à température ambiante. Cependant, la modélisation du comportement de ces matériaux à hautes températures et dans les conditions de mise en forme demeure une problématique d'actualité et relativement peu étudiée. Ce travail de thèse se veut une contribution à la modélisation du comportement des composites thermoplastiques à renforts continus dans les procédés de mise en forme. Deux directions de recherches ont été explorées. La première direction consiste à développer une loi constitutive viscoélastique orthotrope pour les milieux incompressibles, et sous l'hypothèse d'un processus isotherme. Dans cette optique, on se propose d'exploiter la théorie du modèle K-BKZ, destiné à la rhéologie des fluides viscoélastiques isotropes, pour une extension aux cas orthotrope et transversalement isotrope. Les tenseurs d'orientation des fibres sont introduits comme arguments de la fonctionnelle densité d'énergie libre pour tenir compte de la symétrie matérielle. La réponse du milieu est formulée en considérant les apports des constituants du milieu, pris séparément, augmentés de la réponse due aux interactions entre la résine et les fibres. Ce faisant, la densité d'énergie libre sera décomposée en un produit d'une fonction mémoire, responsable de la relaxation, et d'une fonction des déformations, laquelle a été scindée en la somme de quatre composantes : i) une fonction rendant compte du comportement de la matrice, ii) une composante responsable de la réponse de la première famille de fibres, iii) une composante responsable de la seconde famille de fibres et iv) une fonction rendant compte des interactions matrice-fibres. La seconde direction vise l'étude du phénomène de l'endommagement susceptible de toucher les composites thermoplastiques à renforts continus dans des conditions proches de celles de la mise en forme. Dans cette perspective, une loi constitutive hyperélastique orthotrope avec endommagement sera proposée. On fait appel à une approche thermodynamique classique, basée sur l'existence d'un potentiel d'énergie libre duquel découle le tenseur de contraintes, et au principe de la contrainte effective, bien connu de la théorie de l'endommagement. À l'instar du modèle viscoélastique orthotrope, la fonctionnelle densité d'énergie libre sera décomposée en la somme de quatre composantes responsables des réponses de la résine, des deux familles de fibres et des interactions matrice-fibres. Pour introduire le phénomène de l'endommagement, on associe à chaque constituant du milieu (i.e. les fibres et la résine) une variable d'endommagement isotrope. Chacune de ces variables est associée à la composante de l'énergie libre rendant compte du comportement du constituant qu'elle caractérise. Une loi d'évolution de l'endommagement isotrope est également associée à la composante de l'énergie libre responsable des interactions matrice-fibres. Les hypothèses d'un milieu incompressible et d'un processus isotherme ont été notamment retenues. Une campagne d'essais expérimentaux, axée sur des essais de traction dans les directions 0°/90° et ±45°, a été réalisée pour caractériser l'endommagement d'une classe de composite thermoplastique à renforts continus. Les résultats de ces essais ainsi que ceux rencontrés dans la littérature ont été exploités afin de réaliser une procédure d'identification inverse visant à tester l'aptitude des modèles de comportement proposés à reproduire des résultats expérimentaux. Des simulations par éléments finis de la mise en forme d'un composite thermoplastique à renforts continus ont été réalisées. Les résultats obtenus montrent que les modèles utilisés reproduisent des résultats physiquement admissibles et en concordance avec des observations expérimentales.
Author: KARINE.. BUET GAUTIER
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Category :
Languages : fr
Pages : 129
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Book Description
LE PROCEDE R.T.M. (RESIN TRANSFER MOULDING) POUR LA FABRICATION DE COMPOSITES MINCES PERMET L'OBTENTION DE FORMES COMPLEXES ET NON DEVELOPPABLES. LA PREMIERE ETAPE CONSISTANT A EMBOUTIR UN TISSU SEC EST UNE PHASE DELICATE DANS LAQUELLE LES MECANISMES DE DEFORMATION MIS EN JEU SONT SPECIFIQUES AUX TISSES. LES DEFAUTS POUVANT SURVENIR ALTERENT LA QUALITE DES PIECES FINIES MAIS SONT PREVISIBLES D'APRES L'ETAT DE TENSION ET DE DEFORMATION DES MECHES PENDANT LA MISE EN FORME. NOTRE OBJECTIF EST DE CONSTRUIRE UN OUTIL CAPABLE DE PREDIRE LA FAISABILITE D'UNE TELLE OPERATION, UN TISSU ET DES OUTILS ETANT DONNES. UNE METHODE PAR ELEMENTS FINIS PERMET UNE APPROCHE MECANIQUE DU PROBLEME, CAPABLE DE DONNER L'ETAT DE TENSION/DEFORMATION DANS LE RENFORT, ET NECESSITE LA CONNAISSANCE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES TISSUS. CE DERNIER, SPECIFIQUE EN RAISON DE L'ABSENCE DE RESINE ET DU CARACTERE FILAIRE DES CONSTITUANTS, EST FONDAMENTALEMENT DIFFERENT DE CELUI DES MATERIAUX COMPOSITES. UN DISPOSITIF DE TRACTION BIAXIALE EST MIS AU POINT. DE CINEMATIQUE SIMPLE, IL PERMET DE MENER DES ESSAIS A RAPPORT DE DEFORMATIONS IMPOSE ET ANGLE FIXE ENTRE LES DEUX DIRECTIONS DE TISSAGE. CES TESTS CONDUISENT A DES RESULTATS QUANTITATIFS ET PERMETTENT DE METTRE EN EVIDENCE LES DIFFERENTS PHENOMENES EN JEU LORS DE LA DEFORMATION DU TISSU. DES COURBES TENSION/DEFORMATION, DEDUITES DE CES ESSAIS, SERVENT A L'IDENTIFICATION D'UN MODELE DE COMPORTEMENT DE LA MAILLE TISSEE. LES EFFETS DU TISSAGE ET LES CHANGEMENTS DE FORME DE LA SECTION DE LA MECHE AU COURS DE LA DEFORMATION SONT ESSENTIELS DANS L'ANALYSE DU COMPORTEMENT MECANIQUE GLOBAL. CES PHENOMENES MESOSCOPIQUES SONT PRIS EN COMPTE DANS LE MODELE. LES CONNAISSANCES EXPERIMENTALES ET LES MODELES SONT UTILISES POUR LA CONSTRUCTION D'UN OUTIL DE SIMULATION BASE SUR L'EMPLOI D'ELEMENTS FINIS SURFACIQUES 3D, SPECIFIQUES AUX TISSES. DES ESSAIS D'EMBOUTISSAGE SONT COMPARES AUX RESULTATS NUMERIQUES POUR EN DEMONTRER L'EFFICACITE.
Author: Moez Chafra
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 180
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Book Description
Dans cette étude une modélisation tridimensionnelle est entreprise sur les matériaux composites avances a fibres tissées. Notre théorie tient compte des caractéristiques de chargement (type et direction) et du comportement plastique ou élastique non-livraison du composite. La forme incrémentale pour les déformations et les contraintes permet le calcul pas a pas avec un chargement quelconque décompose lui aussi en incréments. Pour le comportement en élasticité linéaire et non linéaire nous proposons un modèle qui permettrait d'identifier les caractéristiques mécaniques a différents angles a l'aide d'une surface quadratique a iso-deformation. Pour la partie endommagement et rupture nous introduisons un tenseur d'endommagement oriente non symétrique qui dépend du niveau de déformation plastique. Le critère de rupture de Hill est repris et réactualise avec des paramètres dépendant du type de chargement
Author: William John Palm
Publisher:
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Category : Science
Languages : en
Pages : 728
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Book Description
Model, analyze, and solve vibration problems, using modern computer tools. Featuring clear explanations, worked examples, applications, and modern computer tools, William Palm's Mechanical Vibration provides a firm foundation in vibratory systems. You'll learn how to apply knowledge of mathematics and science to model and analyze systems ranging from a single degree of freedom to complex systems with two and more degrees of freedom. Separate MATLAB sections at the end of most chapters show how to use the most recent features of this standard engineering tool, in the context of solving vibration problems. The text introduces Simulink where solutions may be difficult to program in MATLAB, such as modeling Coulomb friction effects and simulating systems that contain non-linearities. Ample problems throughout the text provide opportunities to practice identifying, formulating, and solving vibration problems. KEY FEATURES Strong pedagogical approach, including chapter objectives and summaries Extensive worked examples illustrating applications Numerous realistic homework problems Up-to-date MATLAB coverage The first vibration textbook to cover Simulink Self-contained introduction to MATLAB in Appendix A Special section dealing with active vibration control in sports equipment Special sections devoted to obtaining parameter values from experimental data
