Modélisation mécanique et numérique du comportement des tissus de fibres. Simulation du comportement mésoscopique de la maille élémentaire PDF Download
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Author: Somchai Hanklar
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Languages : fr
Pages : 147
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Book Description
Lors de la fabrication de pièces en composite à l'aide du procédé R.T.M. (resin tranfer moulding), il faut mettre en forme le renfort tisse avant injection de la résine. Il est donc nécessaire de connaitre le comportement du tissu pour savoir s'il est possible d'obtenir les formes non développables souhaitées (le comportement du tissu sec est très différent de celui avec résine). Notre approche consiste à se placer à l'échelle de la maille. Celle-ci est modélisée par éléments finis en 3D. Les mèches sont considérées comme des milieux continus. Il s'agit alors de trouver les caractéristiques mécaniques qui approchent le mieux le comportement de type fil (pas de rigidité en flexion, compression et cisaillement). Plusieurs tests ont montré que certains coefficients mécaniques devaient être petits ou nuls. Cela peut conduire a des modes a énergie nulle qui sont éliminés par une technique utilisée pour les éléments à intégration réduite. Plusieurs non-linéarités sont prises en compte : grandes transformations, contact, comportement hypo élastique. Ce modèle est identifie grâce à des essais de traction uni axiale sur mèches et des essais de traction bi axiale sur tissus. Ce modèle a été applique a différents motifs de tissus (taffetas, serge, 2,5d) constitues de fibres de verre ou de carbone. Les résultats obtenus présentent une bonne concordance avec les essais bi axiaux (pour différents rapports de traction). Ils ont mis en évidence le caractère bi axial du tissu qui provoque son comportement non-linéaire. Ceci est dû au fait que l'ondulation des mèches change et que ces mêmes mèches s'écrasent. L'influence de différents paramètres géométriques (embuvage, épaisseur des mèches, type de tissu) et mécaniques (matériau) a été étudié. Cela permet d'obtenir le comportement d'un tissu quelconque avant même de l'avoir fabriqué, d'où un gain de temps et de cout de fabrication.
Author: Somchai Hanklar
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Languages : fr
Pages : 147
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Book Description
Lors de la fabrication de pièces en composite à l'aide du procédé R.T.M. (resin tranfer moulding), il faut mettre en forme le renfort tisse avant injection de la résine. Il est donc nécessaire de connaitre le comportement du tissu pour savoir s'il est possible d'obtenir les formes non développables souhaitées (le comportement du tissu sec est très différent de celui avec résine). Notre approche consiste à se placer à l'échelle de la maille. Celle-ci est modélisée par éléments finis en 3D. Les mèches sont considérées comme des milieux continus. Il s'agit alors de trouver les caractéristiques mécaniques qui approchent le mieux le comportement de type fil (pas de rigidité en flexion, compression et cisaillement). Plusieurs tests ont montré que certains coefficients mécaniques devaient être petits ou nuls. Cela peut conduire a des modes a énergie nulle qui sont éliminés par une technique utilisée pour les éléments à intégration réduite. Plusieurs non-linéarités sont prises en compte : grandes transformations, contact, comportement hypo élastique. Ce modèle est identifie grâce à des essais de traction uni axiale sur mèches et des essais de traction bi axiale sur tissus. Ce modèle a été applique a différents motifs de tissus (taffetas, serge, 2,5d) constitues de fibres de verre ou de carbone. Les résultats obtenus présentent une bonne concordance avec les essais bi axiaux (pour différents rapports de traction). Ils ont mis en évidence le caractère bi axial du tissu qui provoque son comportement non-linéaire. Ceci est dû au fait que l'ondulation des mèches change et que ces mêmes mèches s'écrasent. L'influence de différents paramètres géométriques (embuvage, épaisseur des mèches, type de tissu) et mécaniques (matériau) a été étudié. Cela permet d'obtenir le comportement d'un tissu quelconque avant même de l'avoir fabriqué, d'où un gain de temps et de cout de fabrication.
Author: Jean-Emile Rocher
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Languages : fr
Pages : 0
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Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet européen 3D-LightTrans ayant pour objectifs la fabrication à grande à échelle et à bas coût de pièces composites. Pour parvenir à ces objectifs, des semi-produits sous forme de tissus 3D de mèches comélées ont été réalisés. Le but de ces travaux est de caractériser le comportement mécanique de ces tissus en vue d'analyser leur formabilité et d'être en mesure de prédire leur comportement pendant les processus de mise en forme utilisés lors de la fabrication des pièces composites. Le premier objectif de ces travaux était de caractériser expérimentalement le comportement mécanique des tissus 3D. Après avoir effectué un état de l'art ayant permis de définir les types et paramètres d'essais à utiliser pour la caractérisation du comportement des tissus, l'analyse des résultats de ces différents essais a permis de mettre en évidence les spécificités du comportement des tissus 3D. Le deuxième objectif des travaux était de modéliser le comportement des tissus par une approche numérique. Le choix s'étant porté sur une approche à l'échelle mésoscopique, le comportement mécanique des mèches comélées a été caractérisé expérimentalement. Les limitations du logiciel GeoFab quant à son utilisation pour la génération de modèles CAO de mailles élémentaires de tissus 3D ont été identifiées. Des améliorations permettant de répondre à ces limitations ont été proposées et leur faisabilité démontrée. Un modèle CAO d'une sous partie de la maille élémentaire d'un des tissus a alors été généré. Après avoir modélisé le comportement des mèches comélées en se basant sur les résultats de leur caractérisation expérimentale, des premières simulations éléments finis ayant permis d'obtenir des résultats encourageants ont été réalisés.
Author: Valerio Brucato
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Category : Materials
Languages : en
Pages : 1028
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Author: HAMID.. SABHI
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 203
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CETTE ETUDE, QUI SE SITUE DANS LE CADRE DE LA MODELISATION DU RTM (MOULAGE AVEC INJECTION DE RESINE), CONCERNE L'IDENTIFICATION PUIS LA MODELISATION DU COMPORTEMENT DES TISSUS DE FIBRES DE VERRE, AINSI QUE LA MODELISATION MECANIQUE ET NUMERIQUE DE LEUR PREFORMAGE. DU FAIT DU CARACTERE PARTICULIER DU MATERIAU ETUDIE, DES TECHNIQUES EXPERIMENTALES ADAPTEES ONT ETE MISES EN UVRE POUR LA REALISATION D'ESSAIS MECANIQUES DE TYPE ELONGATION PURE, CISAILLEMENT PUR ET EMBOUTISSAGE PAR PRESSION HYDROSTATIQUE (GONFLEMENT HYDRAULIQUE). CES TECHNIQUES CONCERNENT LA REALISATION DES EPROUVETTES AINSI QUE LA REALISATION D'APPAREILLAGES SPECIFIQUES POUR LES ESSAIS. DES ESSAIS MECANIQUES DE DEUX NATURES DISTINCTES ONT ETE REALISES, ILS CONCERNENT SOIT DES ESSAIS SUR FIBRE UNIQUE (CONSTITUEE DE PLUSIEURS MILLIERS DE FILAMENTS), SOIT DES ESSAIS SUR TISSUS CONSTITUES DE PLUSIEURS DIZAINES DE FIBRES, DANS LES AXES DE SOLLICITATION OU HORS AXES DE SOLLICITATION. L'IDENTIFICATION DES RESULTATS DES ESSAIS MECANIQUES A NECESSITE L'ELABORATION D'UN MODELE MECANIQUE BASE SUR LE COMPORTEMENT D'UNE FIBRE, PUIS SON EXTENSION POUR PRENDRE EN COMPTE LE COMPORTEMENT DE N FIBRES DANS DES DIRECTIONS QUELCONQUES. UNE MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS A ETE REALISEE. ELLE REPOSE SUR UNE SOMMATION DISCRETE, DANS UN SYSTEME DE COORDONNEES MATERIELLES, DU COMPORTEMENT DE CHAQUE FIBRE. LA DISCRETISATION PAR ELEMENTS FINIS REPOSE SUR L'UTILISATION D'ELEMENTS DE MEMBRANE (TRIANGLE A 3 NUDS ET QUADRANGLE A 4 NUDS). L'APPROCHE MEMBRANAIRE RETENUE EST SUFFISANTE CAR DANS LE TISSU LES DEFORMATIONS DE FLEXION SONT INEXISTANTES. AFIN DE VERIFIER LA MISE EN UVRE NUMERIQUE REALISEE, DE NOMBREUX TESTS ELEMENTAIRES ONT ETE REALISES. ILS DONNENT DE TRES BONS RESULTATS. CECI PERMET DONC D'AFFIRMER QUE L'APPROCHE PAR ELEMENTS FINIS RETENUE EST CORRECTE
Author: Cédric Laurent
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1789481600
Category : Science
Languages : fr
Pages : 358
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En dépit de leurs nombreux points communs (comportement mécanique, structure multi-échelle, caractères évolutif et vivant, etc.), les tissus qui constituent le corps humain possèdent chacun des particularités liées à leur fonction. Celles-ci nécessitent de développer des méthodes dédiées, à la fois expérimentales, théoriques et numériques. L’ouvrage collaboratif Mécanique des tissus vivants dresse un état des lieux des plus récentes approches développées dans le but d’étudier le comportement biomécanique de ces tissus mous, afin d’en comprendre la structure et le comportement apparent. À travers les différents chapitres, des tissus spécifiques sont analysés dans le but de développer des solutions répondant aux problématiques cliniques rencontrées. Des conclusions sont esquissées à propos des méthodes futures qui permettront d’améliorer l’état de connaissance actuel du comportement de ces tissus vivants, afin notamment de prédire l’effet d’une pathologie ou d’un acte médical sur leurs propriétés apparentes.
Author: Manh Tien Tran
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les matériaux composites TRC (Textile Reinforced Concrete), consistant d'une matrice cimentaire et d'un renforcement par des textile ou fibres (en carbone, en verre ou en autre matière, ...) sont souvent utilisés pour réparer ou/et renforcer les éléments structurels porteurs (dalle, poutre, colonne) d'anciens ouvrages de génie civil. Ils peuvent être également utilisés comme des éléments porteurs dans les structures neuves (éléments de préfabrications). Afin de développer des composites TRC avec de bonnes caractéristiques à température élevée, on a fait une combinaison entre les textiles de carbone qui possède une bonne capacité mécanique et une matrice réfractaire qui assurent une transmission de charge entre le textile de renforcement et les protège thermiquement contre l'action de température élevée. Le comportement thermomécanique des composites TRC de carbone est expérimentalement et numériquement étudié à l'échelle mésoscopique dans cette thèse. L'avancement scientifique sur ce sujet de thèse permettrait d'améliorer la stabilité au feu des structures qui sont renforcées par des matériaux composites TRC. Ce sujet contribuerait aux intérêts sociaux et économiques significatifs pour le génie civil dans le monde entier en général et au Vietnam en particulier. La thèse concerne la caractérisation expérimentale et modélisation numérique du comportement thermomécanique à température élevée des matériaux composites TRC à l'échelle mésoscopique. Dans une première partie expérimentale, les textiles de carbone (des produits commerciaux sur le marché), la matrice du béton réfractaire et l'interface textile/matrice ont été testés au régime thermomécanique à température constante (allant de 25 °C à 700 °C). Les résultats obtenus montrent un effet du traitement du textile sur le comportement et mode de rupture des textiles de carbone et de l'interface textile/matrice. Un modèle analytique a été également utilisé pour déterminer l'évolution des propriétés thermomécaniques des textiles de carbone en fonction de la température. Le transfert thermique dans l'éprouvette cylindrique du béton réfractaire a été réalisé pour valider les propriétés thermiques du béton réfractaire. Tous les résultats obtenus dans cette partie sont utilisés comme données pour le modèle numérique dans la partie de modélisation. La deuxième partie expérimentale explore le comportement thermomécanique des TRCs sous deux régimes : thermomécanique à température constante et thermomécanique à force constante. Deux textiles de carbone, qui ont donné les meilleures performances à température élevée, ont été choisis pour une fabrication des TRCs. Les résultats expérimentaux montrent un comportement thermomécanique avec l'écrouissage (trois ou deux phases) à température modérée et un comportement fragile à température supérieure de 500 °C. Au régime thermomécanique à force constante, deux composites TRCs peuvent résister plus long que les textiles de carbone seuls grâce à bonne isolation thermique de la matrice cimentaire. En comparant les deux résultats sur les éprouvettes de TRC, l'effet du renforcement de textile (le taux de renfort, le produit de traitement, la géométrie du textile) sur le comportement thermomécanique a été analysé. Tous les résultats expérimentaux de cette partie ont été utilisés pour valider et comparer avec ceux obtenus à partir du modèle numérique. La partie de modélisation numérique a deux buts : prédire le comportement thermomécanique global du composite TRC à partir des propriétés thermomécaniques des matériaux constitutifs ; valider le transfert thermique dans le composite en cas d'augmentation de la température pour prédire la température de rupture ou la durée d'exposition du composite [etc...].
Author: Pietro Del sorbo
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Ce travail de thèse est dédié au développement d'un modèle numérique prédictif du comportement de tissu sec soumis à l'impact à haute vitesse. La capacité d'un modèle numérique à prédire au plus juste des performances balistiques d'un tissu est étroitement liée à la bonne représentation des énergies en jeu et de la dynamique de rupture des plis. Parmi les différentes stratégies adoptées pour modéliser un tissu, les modèles mésoscopiques sont les plus populaires du fait de leur capacité à représenter fidèlement l'évolution de l'impact combinée à un coût de calcul raisonnable ; les torons sont alors traités comme des milieux continus.Pour représenter un ensemble de fibres disjointes comme un milieu continu, un modèle constitutif approprié est nécessaire. Celui généralement adopté est capable de bien représenter les propriétés longitudinales d'un toron mais limitatif pour représenter le comportement de sa section droite. Récemment, différents travaux ont démontré l'importance de la mécanique liée à la section droite d'un toron dans la rupture des tissus. Elle joue un rôle majeur pour aboutir à un modèle numérique prédictif. L'objet de cette thèse est de développer une nouvelle loi constitutive capable de surpasser les limites du modèle linéaire élastique classique tout en maintenant une bonne représentation des propriétés longitudinales du toron et un coût de calcul acceptable.La première étape a été de comprendre les phénomènes physiques et de quantifier en particulier les effets liés à la section droite du toron sur les propriétés balistiques d'un tissu. Pour répondre à cette question, deux modèles numériques à l'échelle microscopique d'un toron de Kevlar soumis à l'impact transverse ont été développés. Les résultats obtenus ont montré que la mécanique de la section droite a des répercussions sur l'initialisation de la rupture du fil mettant en jeu des énergies significatives pendant la première phase d'un impact. La nécessité de prendre en compte les aspects physiques liés à la section droite d'un toron a été finalement confirmée.A partir des résultats précédents, un nouveau modèle constitutif de toron adapté à des applications dynamiques a été développé. Une formulation hyperélastique, précédemment utilisée pour des analyses statiques a été étendue au cas de l'impact et une nouvelle approche multi-échelle a été proposée pour la détermination des paramètres matériaux. La validation de la nouvelle loi a été faite en comparant les résultats obtenus à l'échelle mésoscopique (toron) avec ceux obtenus par les analyses à la micro-échelle (fibre). L'approche proposée est capable de reproduire l'évolution de la section droite du fil pendant l'impact en gardant la bonne représentation de ses propriétés longitudinales.Par la suite, le modèle de toron proposé a été implémenté au niveau du tissu. Les résultats ont confirmé les observations faites à l'échelle du toron. Le modèle de tissu composé par des torons hyperélastiques est capable de représenter correctement la dynamique d'impact , l'évolution des énergies en jeu et la rupture du tissu. La stabilité numérique du modèle a également pu être appréciée.Finalement, le modèle mésoscopique de toron proposé permet une bonne représentation du comportement dynamique et appréhension de la rupture. Il devient ainsi un outil pratique et efficace pour la prédiction des performances balistiques de tissus.
Author: Abel Cherouat
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Languages : fr
Pages : 163
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Book Description
Le préformage des tissus avant injection de la résine constitue la première étape du procédé (RTM) de fabrication des structures composites renforcés. Un modèle mécanique basé sur le comportement "discret" de chaque mèche et sur l'énergie potentielle totale de la structure tissée est proposé pour la modélisation de la déformation spatiale des tissus très plats de fibres de verre par la méthode des éléments finis. A partir de l'hypothèse de non glissement entre les mèches, une interpolation nodale par sous domaines est utilisée. Des éléments finis discrets triangle P1 à trois noeuds et quadrangle Q4 à quatre noeuds composés de mèches sont construits. L'outil numérique construit à partir de l'étude théorique proposée a pour objectif de définir la faisabilité de l'opération et de donner des éléments qualitatifs sur l'état de déformation de la préforme avant réalisation pratique des outils. Un ensemble de comparaisons de simulations numériques avec des résultats expérimentaux prouve la validité de la formulation utilisée
Author: Sébastien Gatouillat
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Languages : fr
Pages : 127
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Book Description
La simulation de la mise en forme des renforts tissés permet d'étudier les conditions de faisabilité d'une telle opération en limitant les essais expérimentaux et donc les coûts de développement. La simulation permet d'accéder à des informations telles que la position des fibres après formage et leur état de déformation ainsi que de prédire l'apparition de défauts (plissements, détissages, rupture de fibres/mèches). La définition du comportement mécanique des tissus, nécessaire à ces simulations, peut se faire à différentes échelles. Seuls les modèles définis à l'échelle macroscopique permettent à l'heure actuelle d'effectuer ce type de simulations. Les modèles aux échelles inférieures permettent alors de définir le comportement macroscopique d'un renfort à partir de l'assemblage de ses constituants élémentaires. Le passage méso/macro (ou micro/macro) s'accompagne dans ce cas d'une perte d'information liée au passage d'une description discrète à une description continue. Le modèle que nous proposons consiste en une description à l'échelle mésoscopique des renforts permettant la simulation de pièces à l'échelle macroscopique. Cela est rendu possible par une simplification de la description mésoscopique grâce l'utilisation d'éléments de coques. Un modèle de comportement hypoélastique spécifique à la mèche est alors considéré. En particulier, la direction des fibres est strictement suivie et un comportement élastique non linéaire permettant de prendre en compte la compaction transverse est défini. L'identification et la validation du modèle sont effectuées grâce aux essais usuels de caractérisation des renforts. Outre le fait de décrire correctement le comportement en cisaillement des tissus, le modèle permet de prédire les plissements et les détissages de mèches. Des simulations de mise en forme illustrent ces capacités
Author: Benjamin Hagege
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Languages : fr
Pages : 528
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Book Description
La modélisation des renforts fibreux combine la prise en compte d'une architecture tridimensionnelle enchevêtrée de mèches et de leur comportement élémentaire anisotrope, résultant, lui-même, d'une microstructure complexe. Notre travail consiste en la mise au point de modèles éléments finis en grandes transformations permettant de caractériser numériquement le comportement des cellules élémentaires représentatives afin de simuler les procédés de mise en forme. Un modèle géométrique de la maille de tricot à l'échelle mésoscopique est construit afin de supporter un modèle éléments finis 3D cohérent. Le comportement, orthotrope et hypo-élastique, est formulé à l'aide de l'outil tensoriel. Cela nous permet de proposer et d'analyser un nouveau modèle : le Milieu Continu Equivalent Orthotrope Fibreux. Enfin, des perspectives pour des modèles de Milieux Continus Equivalents Anisotropes Fibreux, où les directions fortes d'anisotropie sont non-orthogonales, sont développées
