Modélisations numériques multi-échelles du comportement dynamique de matériaux composites sous sollicitations tribologiques PDF Download
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Author: Guillaume Peillex
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 180
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Book Description
Afin de comprendre les mécanismes d’usure des composites utilisés dans les freins aéronautiques, il faut dissocier le rôle de la mécanique de ceux de la thermique et de la physico-chimie. Pour cela, un modèle mécanique, numérique par éléments finis, d’un composite à deux échelles (macroscopique et microscopique) et sous sollicitations de contact frottant en dynamique, est crée. La convergence est obtenue grâce à une loi de frottement particulière. La mise en place d’une approche multiéchelles par homogénéisation-relocalisation a permis de dissocier l’influence de l’échelle macroscopique, fixant les régimes de vibrations possibles, de celle de l’échelle mésoscopique, sélectionnant le régime effectif. Un scénario d’endommagement basé sur les estimations des contraintes locales aux deux échelles du matériau a pu être mis au point et rejoins des observations expérimentales. Le modèle permet aussi de caractériser l’influence de certains paramètres de fabrication du matériau sur son comportement tribologique.
Author: Guillaume Peillex
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 180
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Book Description
Afin de comprendre les mécanismes d’usure des composites utilisés dans les freins aéronautiques, il faut dissocier le rôle de la mécanique de ceux de la thermique et de la physico-chimie. Pour cela, un modèle mécanique, numérique par éléments finis, d’un composite à deux échelles (macroscopique et microscopique) et sous sollicitations de contact frottant en dynamique, est crée. La convergence est obtenue grâce à une loi de frottement particulière. La mise en place d’une approche multiéchelles par homogénéisation-relocalisation a permis de dissocier l’influence de l’échelle macroscopique, fixant les régimes de vibrations possibles, de celle de l’échelle mésoscopique, sélectionnant le régime effectif. Un scénario d’endommagement basé sur les estimations des contraintes locales aux deux échelles du matériau a pu être mis au point et rejoins des observations expérimentales. Le modèle permet aussi de caractériser l’influence de certains paramètres de fabrication du matériau sur son comportement tribologique.
Author: Zouhaier Jendli
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages :
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Book Description
La contribution proposée dans cet ouvrage s'inscrit dans la thématique d'étude du comportement des matériaux composites en dynamique rapide. L'objectif visé est d'apporter des phénomènes accompagnant les chargements rapides, et d'autre part, des aspects inhérents à l'hétérogénéité des matériaux dans les lois de comportement. Dans ce sens, ce travail propose d'intégrer la physique e la cinétique de dégradation, la variabilité et surtout l'hétérogénéité de la microstructure du matériau composite SMC-R. la première partie de l'étude est donc dédiée à l'expérimentation : la caractérisation du matériau et la mise en place d'une stratégie d'essais mécaniques rapides en traction uniaxiale. Une approche originale d'optimisation de ce type d'essais, au moyen de simulations numériques, est alors proposée. En conséquences, les constats relevés suite à la campagne d'essais ont permis de cerner et de quantifier l'influence de la vitesse de déformation sur le comportement global et, en particulier, les mécanismes d'endommagement. La deuxième partie consiste à développer une modélisation micromécanique intégrant l'endommagement en terme d'initiation et de cinétique d'évolution? Un modèle du type Mori et Tanaka est alors utilisé afin de prédire, au moyen de simulations numériques, le comportement élastique viscoendommageable du composite. L'endommagement est intégré via un critère de rupture interfaciale permettant le couplage de contraintes normale et tangentielle à l'interface fibre/matrice. Les paramètres de ce critère, d'ordre microscopique, sont explicitement fonction de la vitesse de déformation. Leur identification a fait l'objet d'une procédure de calcul type méthode inverse. Par ailleurs, le couplage de la loi de comportement tridimensionnelle à une approche probabiliste a permis une meilleure description des mécanismes de l'endommagement. Ce travail a conduit à proposer une loi de comportement multiaxiale du composite SMC dont les coefficients sont issus d'informations quantifiées à l'échelle de la microstructure
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Languages : fr
Pages : 140
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Book Description
Les tisseurs "interlock 2.5D" appartiennent à la famille des composites tridimensionnels. Ils apparaissent pour les applications avancées (aéronautiques, spatial, automobile,...) à cause de leurs avantages sur les tisseurs bidimensionnels, surtout en ce qui concerne les bonnes propriétés mécaniques dans la troisième direction (Z). La modélisation des propriétés mécaniques de ce type de composites peut être faite à l'aide de modèles numériques ou analytiques. L'évaluation des propriétés mécaniques par une étude expérimentale donne des résultats plus précis en comparant avec ceux obtenus par les modèles numériques, or le cout important consommé des machines et les échantillons réels des matériaux utilisés, impose la recherche d'une méthode numérique fiable. Partant de ce constat, une nouvelle méthodologie de construction du maillage du volume élémentaire représentatif 'VER' est proposée. La technique consiste à mailler en tétraèdres la matrice (de comportement isotrope) et en hexaèdres les mèches (de comportement isotrope transverse). Afin de réaliser la discrétisation, un modèle géométrique est développé à partir de mesures prises par photomicrographie sur un matériau fourni par une société aéronautique. Le logiciel industriel "Ansys Academic Associate" est utilisé pour résoudre le problème. Des délaminages possibles sont pris en compte grâce à des interfaces de contact. Les rigidités, dépendantes de ces endommagements possibles, sont déterminées dans les trois directions et sont comparées avec les résultats expérimentaux (suivant la direction de trame Y pour le Tisseur4-69) et un modèle analytique. Au-delà des résultats satisfaisants pour le comportement élastique (en accord avec les résultats expérimentaux), le domaine endommagé par un délaminage apparaît correctement décrit, en ayant recours à une approche cohésive privilégiant les concepts de la Mécanique Linéaire Elastique de la Rupture, associés aux sollicitations des Modes I et II.
Author: Narottam P. Bansal
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118832892
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 725
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Book Description
This book is a comprehensive source of information on various aspects of ceramic matrix composites (CMC). It covers ceramic and carbon fibers; the fiber-matrix interface; processing, properties and industrial applications of various CMC systems; architecture, mechanical behavior at room and elevated temperatures, environmental effects and protective coatings, foreign object damage, modeling, life prediction, integration and joining. Each chapter in the book is written by specialists and internationally renowned researchers in the field. This book will provide state-of-the-art information on different aspects of CMCs. The book will be directed to researchers working in industry, academia, and national laboratories with interest and professional competence on CMCs. The book will also be useful to senior year and graduate students pursuing degrees in ceramic science and engineering, materials science and engineering, aeronautical, mechanical, and civil or aerospace engineering. Presents recent advances, new approaches and discusses new issues in the field, such as foreign object damage, life predictions, multiscale modeling based on probabilistic approaches, etc. Caters to the increasing interest in the application of ceramic matrix composites (CMC) materials in areas as diverse as aerospace, transport, energy, nuclear, and environment. CMCs are considered ans enabling technology for advanced aeropropulsion, space propulsion, space power, aerospace vehicles, space structures, as well as nuclear and chemical industries. Offers detailed descriptions of ceramic and carbon fibers; fiber-matrix interface; processing, properties and industrial applications of various CMC systems; architecture, mechanical behavior at room and elevated temperatures, environmental effects and protective coatings, foreign object damage, modeling, life prediction, integration/joining.
Author: Peter W. R Beaumont
Publisher: Springer
ISBN: 3319461206
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 954
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Book Description
This book brings together a diverse compilation of inter-disciplinary chapters on fundamental aspects of carbon fiber composite materials and multi-functional composite structures: including synthesis, characterization, and evaluation from the nano-structure to structure meters in length. The content and focus of contributions under the umbrella of structural integrity of composite materials embraces topics at the forefront of composite materials science and technology, the disciplines of mechanics, and development of a new predictive design methodology of the safe operation of engineering structures from cradle to grave. Multi-authored papers on multi-scale modelling of problems in material design and predicting the safe performance of engineering structure illustrate the inter-disciplinary nature of the subject. The book examines topics such as Stochastic micro-mechanics theory and application for advanced composite systems Construction of the evaluation process for structural integrity of material and structure Nano- and meso-mechanics modelling of structure evolution during the accumulation of damage Statistical meso-mechanics of composite materials Hierarchical analysis including "age-aware," high-fidelity simulation and virtual mechanical testing of composite structures right up to the point of failure. The volume is ideal for scientists, engineers, and students interested in carbon fiber composite materials, and other composite material systems.
Author: William John Palm
Publisher:
ISBN:
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
