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Délaminage de matériaux composites à fibres de carbone et à matrices organiques : étude numérique et expérimentale, suivi par émission acoustique

Lachaud, Frédéric. Délaminage de matériaux composites à fibres de carbone et à matrices organiques : étude numérique et expérimentale, suivi par émission acoustique. PhD, Génie Mécanique, Institut Superieur de l'Aéronautique et de l'Espace, 1997

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Abstract

Ces travaux concernent la tolérance aux dommages de type défauts d’impacts, de composites à matrices thermodurcissables (T300/914) et thermoplastique (AS4/PEEK). Afin de simuler des défauts d’impacts, des pastilles de téflon ont été insérées entre les couches des composites stratifiés, lors de la fabrication. L’objectif est donc de modéliser la tenue en compression de plaques stratifiées introduisant ces défauts. Après une parte bibliographique, le premier chapitre s’attache à identifier des modèles d’endommagements couplés à la pseudo-plasticité des résines pour les deux matériaux étudiés. Un modèle d’endommagement modifié a été implémenté dans SAMCEF® et des corrélations essais calculs sont présentées. Il apparaît que le comportement de l’AS4/PEEK est bien meilleur que celui du T300/914 ; la matrice PEEK ayant de meilleur caractéristiques mécaniques. La deuxième partie présente un ensemble de résultats de mécanique de la rupture (essais en mode I et II) sur éprouvette DCB t ENF, permettant de déterminer les énergies critiques de délaminage. L’influence de l’orientation des plis de part et d’autres de la préfissure permet de déterminer les énergies critiques de délaminage pour des interfaces désorientées. Deux méthodes numériques de calculs des taux de restitution d’énergie ont été développées et implémentées dans SAMCEF en linéaire et non linéaire : - La méthode VCE (Virtual Crack Extension) - La méthode VCC (Virtual Crack Closure) Ces deux méthodes ont été utilisées pour les corrélations essais-calculs sur les éprouvettes de mécanique de la rupture sur des modèles éléments finis 3D afin de déterminer la répartition des taux de restitution d’énergie le long du front de fissure. Concernant la propagation de délaminage, là encore le composite AS4/PEEK est bien plus tenace : les taux de restitution d’énergie critique en mode I et II sont 10 fois supérieurs à ceux du T300/914. Enfin, les résultats des deux chapitres précédents ont permis de développer des modèles de prévision de la tenue en compression de plaques stratifiés introduisant des délaminages. Les modèles sont non linéaires géométriques (flambement locale) et matériau (endommagement + plasticité + rupture des plis) et permettent par calculs des taux de restitution d’énergie le long du front de fissure et par utilisation d’un critère de propagation de délaminage en mode mixte, de prévoir l’apparition des délaminages en compression. Ces modèles ont permis de montrer notamment que l’apparition de macro-fissures dans les plis situés aux dessus des délaminages, guide la direction de propagation du délaminage.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution: Université de Toulouse > Ecole des Mines d'Albi-Carmaux - EMAC
Université de Toulouse > Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA
Université de Toulouse > Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE
Université de Toulouse > Université Paul Sabatier-Toulouse III - UPS
Laboratory name:
Institut Clément Ader - ICA (Toulouse, France) - Matériaux et Structures Composites
Research Director:
Barriol , Roger and Michel , Laurent
Statistics:download
Deposited By: Frédéric LACHAUD
Deposited On:31 Jan 2012 13:41

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