Modélisation numérique de l'usinage des matériaux composites à matrice polymère et fibres longues de carbone PDF Download
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Author: Sofiane Zenia
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La mise en œuvre des matériaux composites, fait souvent appel à des procédés d'usinage conventionnel, comme l'opération de perçage utilisée lors de l'assemblage de structures par rivetage. Ces opérations peuvent générer dans la pièce usinée différents types d'endommagement: arrachement des fibres, rupture de la matrice, délaminage intralaminaire et interlaminaire, dégradation thermique de la matrice, ce qui peut provoquer une baisse des performances mécaniques de la structure. L'objectif de la thèse est de mettre en place un modèle numérique scientifiquement rigoureux pour analyser l'usinage des composites CFRP et prédire les mécanismes d'endommagement induits par l'outil coupant. Ce modèle basé sur une loi constitutive mésomécanique combine l'effet de la chute de rigidité dans le comportement du matériau, la plasticité, l'initiation et l'évolution de l'endommagement durant le processus d'usinage. Ensuite, deux modèles 2D et 3D adoptant un schéma explicite ont été implémentés via la sub-routine VUMAT dans Abaqus. Le délaminage interplis a été pris en considération à l'aide des éléments cohésifs disponibles dans le code ABAQUS/Explicit. Ce travail a permis de reproduire de manière réaliste les opérations de coupe orthogonale et de perçage des composites CFRP en termes de processus de formation du copeau, la prédiction des forces de coupe et celle de l'endommagement induit. Ces études ont montré que l'orientation des fibres et la profondeur de coupe sont les paramètres les plus influents en coupe orthogonale tandis que pour le perçage se sont les vitesses d'avance et la géométrie des outils.
Author: Sofiane Zenia
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Languages : fr
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Book Description
La mise en œuvre des matériaux composites, fait souvent appel à des procédés d'usinage conventionnel, comme l'opération de perçage utilisée lors de l'assemblage de structures par rivetage. Ces opérations peuvent générer dans la pièce usinée différents types d'endommagement: arrachement des fibres, rupture de la matrice, délaminage intralaminaire et interlaminaire, dégradation thermique de la matrice, ce qui peut provoquer une baisse des performances mécaniques de la structure. L'objectif de la thèse est de mettre en place un modèle numérique scientifiquement rigoureux pour analyser l'usinage des composites CFRP et prédire les mécanismes d'endommagement induits par l'outil coupant. Ce modèle basé sur une loi constitutive mésomécanique combine l'effet de la chute de rigidité dans le comportement du matériau, la plasticité, l'initiation et l'évolution de l'endommagement durant le processus d'usinage. Ensuite, deux modèles 2D et 3D adoptant un schéma explicite ont été implémentés via la sub-routine VUMAT dans Abaqus. Le délaminage interplis a été pris en considération à l'aide des éléments cohésifs disponibles dans le code ABAQUS/Explicit. Ce travail a permis de reproduire de manière réaliste les opérations de coupe orthogonale et de perçage des composites CFRP en termes de processus de formation du copeau, la prédiction des forces de coupe et celle de l'endommagement induit. Ces études ont montré que l'orientation des fibres et la profondeur de coupe sont les paramètres les plus influents en coupe orthogonale tandis que pour le perçage se sont les vitesses d'avance et la géométrie des outils.
Author: Larbi Lasri
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Languages : fr
Pages : 150
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Book Description
l'usinage des matériaux composites à matrice polymère et fibres longues induit souvent dans la pièce usinée des endommagements subsurfaciques comme la fissuration de la matrice, la rupture de la fibre et/ou le délaminage intralaminaire. Dans ce travail de thèse, deux approches numériques ont été développées pour analyser les aspects micromécaniques et maromécaniques du processus d'usinage. Dans l'approche micromécanique, le matériau est supposé contenir deux phases en liaison parfaite, la fibre et la matrice. Les résultats montrent que les caractéristiques propres à chacun de ces constituants jouent un rôle déterminant dans la reproduction de la formation du copeau, des efforts de coupe et de l'endommagement induit par l'usinage. Dans l'approche macromécanique, le matériau est considéré comme homogène équivalent. Deux schémas numériques ont été choisis pour intégrer le concept de chute de rigidités dans la loi de comportement du matériau usiné. Un premier schéma implicite a été réalisé avec le code ABAQUS standard via la subroutine USDFLD pour suivre l'initiation et la progression du processus d'endommagement dans la structure composite. Un second schéma explicite a été adopté et implémenté via une subroutine VUMAT pour analyser l'effet des conditions de coupe sur le procédé d'usinage. les résultats en termes d'efforts de coupe, de mécanismes physiques régissant la formation du copeau et d'évolution de l'endommagement montrent une bonne concordance avec les essais expérimentaux. il a été montré dans cette étude que l'orientation des fibres et l'acuité de l'arête de coupe sont les principaux paramètres influençant l'usinage des matériaux composites à matrice polymère et fibres longues
Author: Pierre-Etienne Bourban
Publisher: EPFL Press
ISBN: 2880745284
Category : Polymeric composites
Languages : fr
Pages : 250
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Book Description
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ISBN: 9782862160252
Category :
Languages : fr
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Book Description
Author: Olivier Ceysson
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 201
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Book Description
LES MATERIAUX COMPOSITES DE TYPE FIBRES LONGUES DE CARBONE/MATRICE POLYMERE (CFRP) POSSEDENT D'EXCELLENTES CARACTERISTIQUES MECANIQUES SPECIFIQUES (RAPPORT PERFORMANCE/POIDS) QUI ONT CONDUIT, CES DERNIERES ANNEES, A LEUR UTILISATION DANS UN NOMBRE CROISSANT DE STRUCTURES TRAVAILLANTES, NOTAMMENT POUR DES APPLICATIONS AERONAUTIQUES. CEPENDANT, SI GENERALEMENT, L'INDUSTRIE CONSIDERE CES COMPOSITES COMME POTENTIELLEMENT INTERESSANTS, LA MECONNAISSANCE DE LEUR DURABILITE REND LEUR EMPLOI SOUVENT LIMITE. EN EFFET, LA CONCEPTION DE STRUCTURES COMPOSITES NECESSITE LE PLUS SOUVENT LA PRISE EN COMPTE DU COMPORTEMENT A LONG TERME SOUS DIVERS TYPES DE SOLLICITATIONS GENERES SIMULTANEMENT PAR LES CHARGEMENTS MECANIQUES ET L'ENVIRONNEMENT. CE TRAVAIL DE THESE EST BASE, D'UNE PART, SUR LE DEVELOPPEMENT D'UN MOYEN EXPERIMENTAL DE CARCTERISATION EN FLUAGE, ET, D'AUTRE PART, SUR LA MISE AU POINT D'UNE METHODOLOGIE PERMETTANT LA CARACTERISATION ET LA MODELISATION DU COMPORTEMENT A LONG TERME SOUS CHARGE CONSTANTE DE STRUCTURES COMPOSITES SOUMISES AUX EFFETS DU VIEILLISSEMENT (TEMPERATURE ET HUMIDITE). LES MATERIAUX COMPOSITES ETUDIES ETANT COMPLEXES (MATRICE POLYEPOXYDE MODIFIEE PAR UN TP), UNE ATTENTION TOUTE PARTICULIERE EST ACCORDEE A LEUR MICROSTRUCTURE (ETAT DE RETICULATION ET MORPHOLOGIE). DES RELATIONS MICROSTRUCTURES-PROPRIETES ONT AINSI PU ETRE ETABLIES. DES TESTS DE CARACTERISATION HYGRO-THERMO-MECANIQUE DES MATERIAUX ONT ETE CONDUITS. CES ESSAIS PERMETTENT NOTAMMENT DE PRECISER LES TEMPERATURES CARACTERISTIQUES DE NOS CFRP, D'ETUDIER L'EFFET DE L'EAU SUR LEURS PROPRIETES THERMO-MECANIQUES ET DE DETERMINER LEURS PROPRIETES MECANIQUES A RUPTURE POUR LES DIVERSES CONDITIONS ENVIRONNEMENTALES (TEMPERATURE ET HUMIDITE). CES DERNIERES PERMETTENT, ENTRE AUTRE, DE FIXER LE NIVEAU DE CONTRAINTE A APPLIQUER LORS DES ESSAIS DE FLUAGE. PUIS, UNE APPROCHE QUALITATIVE DU COMPORTEMENT EN FLUAGE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LES PRINCIPAUX PARAMETRES INFLUENCANT LA TENUE A LONG TERME DES CFRP. PARALLELEMENT, NOUS AVONS ETUDIES LES DIVERS MECANISMES DE DEGRADATION QUI CONDUISENT A LA RUINE DU MATERIAU. CETTE ETUDE A ETE EFFECTUEE A DIFFERENTES ECHELLES, GRACE A L'UTILISATION DE NOMBREUSES TECHNIQUES EXPERIMENTALES COMPLEMENTAIRES : A L'ECHELLE MACROMOLECULAIRE, GRACE A L'UTILISATION DE LA SPECTROMETRIE MECANIQUE, ET DE L'ECHELLE MICROSCOPIQUE A MACROSCOPIQUE, LE SUIVI IN-SITU DE L'ENDOMMAGEMENT (AU SENS DE CREATION DU SURFACE) A ETE REALISE PAR EMISSION ACOUSTIQUE ET PAR UNE TECHNIQUE NOUVELLE, DEVELOPPEE AU COURS DE CETTE ETUDE, BASEE SUR DES MESURES DE PROPRIETES ELECTRIQUES. DANS LA DERNIERE PARTIE, UNE APPROCHE QUANTITATIVE A PERMIS UNE MODELISATION PHENOMENOLOQIQUE ET AINSI UNE PREVISION DU COMPORTEMENT A LONG TERME SOUS CHARGE CONSTANTE DES CFRP.
Author: CHRISTOPHE.. MAGNY
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 340
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Book Description
LES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE PRESENTENT DES PROPRIETES MECANIQUES ELEVEES ET PROMETTEUSES, EN PARTICULIER LES MATRICES BASE TITANE RENFORCEES PAR DES FIBRES LONGUES POUR LES INDUSTRIES AERONAUTIQUE ET SPATIALE. DIVERS PROCEDES D'ELABORATION DE TELS MATERIAUX ONT ETE DEVELOPPES ; LA VOIE FEUILLARD/FIBRE/FEUILLARD SEMBLE OFFRIR UN BON RAPPORT QUALITE/COUT. L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST L'OPTIMISATION DE CE PROCEDE AU TRAVERS, D'UNE PART, DE L'ETUDE DE L'ECOULEMENT DE LA MATRICE AUTOUR DES FIBRES, ET D'AUTRE PART, DE LA PREDICTION DE L'ETAT DE DENSIFICATION DU MATERIAU A L'AIDE DES SIMULATIONS PLASTICINE ET NUMERIQUE. LA PREMIERE PARTIE A AINSI CONSISTE A ETABLIR UNE METHODOLOGIE PERMETTANT D'ACCEDER A LA RHEOLOGIE DES FEUILLARDS DANS LES CONDITIONS D'ELABORATION DU MATERIAU COMPOSITE. CETTE METHODOLOGIE A ETE MISE AU POINT ET VALIDEE POUR LES ALLIAGES DE TITANE TA6V ET B21S. L'INFLUENCE DE L'HISTOIRE THERMOMECANIQUE PARTICULIERE DES FEUILLARDS, ET DONC DE LEUR MICROSTRUCTURE PROPRE, A ETE MISE EN EVIDENCE. AFIN DE MODELISER LE PROCEDE, DEUX VERSIONS DU CODE FORGE2 ONT ETE DEVELOPPEES POUR INTEGRER LES CONDITIONS GEOMETRIQUES ET MECANIQUES DE CE DERNIER. LA PREMIERE, VISCOPLASTIQUE, MET EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES FROTTEMENTS ET DE LA RHEOLOGIE SUR LES TEMPS DE COMPACTION DE MATERIAUX PARTICULIERS (FIBRES PARFAITEMENT ALIGNEES OU EN QUINCONCE). LA SECONDE VERSION, ELASTO-VISCOPLASTIQUE, S'APPUYANT SUR UNE DISTRIBUTION STATISTIQUE DES RENFORTS, PERMET LA SIMULATION DU PROCEDE INDUSTRIEL. ON A AINSI PU DEMONTRER L'IMPORTANCE DE LA PRISE EN COMPTE DES MOUVEMENTS DES FIBRES, AINSI QUE L'INDEPENDANCE DU TEMPS DE COMPACTION VIS-A-VIS DU NOMBRE DE PLIS DU MATERIAU COMPOSITE. LES RESULTATS DES SIMULATIONS SONT EN BON ACCORD AVEC DES ESSAIS INDUSTRIELS DE CONSOLIDATION
Author: Sophie Lemaitre
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Languages : fr
Pages : 155
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Book Description
Ce mémoire aborde les questions relatives à la mise en place de procédures de conception rapide, fiable et automatisée des volumes élémentaires représentatifs (VER) d'un matériau composite à microstructure complexe (matrice/inclusions), et de la détermination de leurs propriétés homogénéisées ou effectives. Nous avons conçu et développé des algorithmes conduisant à des outils efficaces permettant la génération aléatoire de tels matériaux à inclusions sphériques, cylindriques, elliptiques ou toute combinaison de celles-ci. Ces outils sont également capables d'altérer les inclusions : inflation, déflation, arrachements aléatoires, ondulation et de les pelliculer permettant ainsi de générer des VER s'approchant des matériaux composites fabriqués. Un soin particulier a été porté sur la génération de VER périodiques. Les caractéristiques homogénéisées ou propriétés effectives de matériaux constitués de tels VER périodiques peuvent alors être déterminées selon le principe d'homogénéisation périodique, soit par une méthode basée sur un schéma itératif utilisant la FFT (Transformation de Fourier Rapide) via l'équation de Lippmann-Schwinger, soit par une méthode d'éléments finis. Le caractère aléatoire de la génération nous amène à réaliser des études en moyenne à partir d'un ensemble de paramètres morphologiques déterminé : nombre d'inclusions, type et forme, fraction volumique, orientation des inclusions, prise en compte d'une éventuelle altération. Deux études particulières sur la conductivité thermique apparente ont été menées, la première sur les composites à inclusions sphériques pelliculées de façon à déterminer l'influence de l'épaisseur de la pellicule et la seconde sur les composites de type stratifié en polymère et fibre de carbone, cousu par un fil de cuivre pour évaluer l'apport de la couture en cuivre selon la fibre de carbone utilisée.
Author: Patrick Ghidossi (Ingénieur).)
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Languages : fr
Pages : 332
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Book Description
Pour déterminer les lois de comportement et les paramètres mécaniques des matériaux composites, des éprouvettes sont couramment fabriquées par fraisage. Ces opérations de coupe par enlèvement de matière génèrent des efforts et des gradients de température importants, d'où risques d'endommagements au niveau des surfaces usinées. Le but de cette étude est d'évaluer expérimentalement l'interdépendance qui peut exister entre la préparation d'éprouvettes en composites par usinage et leurs performances mécaniques. Quatre matériaux composites à matrice polymère renforcés de fibres sont étudiés dans trois types d'essais mécaniques. Les dommages inhérents à la coupe sont qualifiés suivant les orientations des fibres et les configurations d'attaque de l'outil. Le traitement statistique des résultats expérimentaux permet de dégager les paramètres de coupe significativement influents, d'abord sur les dommages créés, puis sur les performances mécaniques. Deux critères d'endommagement sont définis pour caractériser les pertes des performances mécaniques en fonction des configurations d'usinage. Une recommandation de préparation des éprouvettes guide la détermination des conditions de coupe des éprouvettes d'essais en composites à matrice époxyde renforcés de fibres.
Author:
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Category :
Languages : en
Pages : 314
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Book Description
Author: Christophe Bouvet
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1784053481
Category : Aerospace engineering
Languages : fr
Pages : 316
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Book Description
Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans l’industrie grâce à leur rapport performance/masse élevé. Dimensionnement des structures composites présente les critères propres à l’aéronautique, avec en particulier la notion de charges limites et de charges extrêmes. La notion de tolérance aux dommages, propre au domaine aéronautique est ensuite développée, avec notamment son application à la tolérance aux dommages d’impact. Ces notions sont fondamentales pour la compréhension des spécificités du dimensionnement des structures composites aéronautiques. L’objectif de cet ouvrage est de présenter les principes menant au dimensionnement des stratifiés composites largement utilisés dans les structures composites. Après une présentation du principal matériau composite utilisé en aéronautique, la théorie de base des plaques stratifiées ainsi que les critères de rupture associés sont abordés. Deux cas fondamentaux du calcul des structures composites aéronautiques sont traités : le calcul des trous et assemblages ainsi que le calcul du flambage. Le tout est accompagné d’exercices corrigés.
