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Dissertations / Theses on the topic 'Délaminage'
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Nho, Hwan-Jin. "Modélisation théorique et numérique du délaminage." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1996. http://www.theses.fr/1996EPXX0008.
Full textAbstract:
Le problème du délaminage est étudie a l'aide de plusieurs modèles numériques. D'abord, l'essai de décohésion est modélise par une membrane, une plaque en flexion pure et une membrane avec liaison élastique collée sur un substrat rigide. Avec ces trois modèles, nous avons analyse la décohésion sous le contrôle de volume ou de pression pour deux géométries (circulaire et longitudinale). La formule de g est obtenue et la stabilité et la bifurcation étudiées dans le cadre d'une évolution quasi-statique. Ensuite, le délaminage dans une poutre est modélise par une poutre bimaterielle a deux couches admettant des rotations independantes a la pointe de la fissure. Une expression de la répartition des contraintes de cisaillement dans les deux couches est proposée en suivant le modèle non-lineaire de mindlin. A partir du modèle, g est calcule aussi que la phase du mode mixte. Ce modèle nous permet d'analyser un délaminage entre deux matériaux dissimilaire issu de flambage. Des simulations numériques ont été menées pour examiner les états post-flambages, la stabilité de propagation et l'effet de la position du délaminage. Enfin, les notions developpees pour le modèle unidimensionnel sont élargies au modèle bidimensionnel. La formule de g et celle de la phase du mode mixte sont exprimées en fonction des efforts internes au front du délaminage. Pour le calcul 2d par la méthode des éléments finis, deux nouveaux types d'élément sont proposes: élément bimateriau et élément de liaison
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Cochelin, Bruno. "Flambage et délaminage dans les plaques composites stratifiées." Metz, 1989. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1989/Cochelin.Bruno.SMZ8914.pdf.
Full textAbstract:
Nous étudions les interactions entre le flambage local et la propagation des délaminages dans les plaques composites chargées en compression. Le phénomène est décrit à l'aide de modèles d'assemblages de poutres ou de plaques prenant en compte des non-linearites géométriques. Plusieurs façons d'assembler les plaques sont proposées, notamment pour l'étude des délaminages courts. Le post-flambage d'une structure delaminée est simule par la méthode des éléments finis pour différentes formes et positions du délaminage. Une nouvelle approche pour le calcul du taux de restitution de l'énergie dans ces modèles est proposée et testée. Nous avons realisé un post-processeur éléments finis pour le calcul du taux de restitution local de l'énergie le long d'un front de délaminage<br>The interaction between local buckling and delamination growth in laminated compositeplates is investigated. The phenomenon is described within the framework of beams and plates theories with account of geometric nonlinearities. Several models are proposed including the case of relatively short delamination. The finite element method is used in order to simulate the postbuckling behaviour of delaminated strucutre for different shapes and positions of the delaminated area. A specific approach for the determination of the energy release rate is suggested in these models. A finite element-postprocessor is developed in order to compute the local energy release rate along a delamination crack front
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Diaz, Diaz Alberto. "Délaminage des matériaux multicouches : phénomènes, modèles et critères." Marne-la-vallée, ENPC, 2001. http://www.theses.fr/2001ENPC0014.
Full textAbstract:
Ce mémoire a pour objet l'étude du délaminage, dans les matériaux multicouches. Des essais, des modèles, des logiciels et des critères sont proposés pour l'appréhension du délaminage, dans les multicouches. Les essais sur des multicouches en carbone--époxy mettent en évidence un phénomène de glissement plastique d'interface -avant l'amorçage du délaminage et une valeur critique de glissement semble gouverner le délaminage en mode iii. Un effet d'épaisseur sur l'initiation de ce mode d'endommagement est remarqué. Deux modèles simplifiés, dits multiparticulaires,sont alors proposés pour l'évaluation des efforts d'interface responsables du délaminage et du glissement d'interface. Ces modèles prennent en compte la présence d'éventuels champs anélastiques dans les couches et aux interfaces. On applique ensuite les équations des modèles à un problème de traction d'un multicouche rectangulaire quelconque avec, sur chacune des couches, des conditions de bord quelconques. La programmation de ces équations a donné lieu à deux logiciels de calcul d'effet de bord. Les calculs prouvent l'absence de singularités pour nos modèles. Deux types d'analyse sont ensuite proposés pour l'étude du délaminage. L'une élastique fragile et l'autre, plastique fragile. La première consiste à adopter des critères empiriques en contrainte maximal et l'application de ces critères donne des résultats de très bonne qualité pour les matériaux testés. De plus, les critères rendent compte de l'effet d'épaisseur. Une analyse des taux de restitution d'énergie, permet de valider énergétiquement les critères en contrainte maximal. Le deuxième type d'analyse, consiste à calculer le glissement d'interface et proposer des critères de délaminage, en glissement et ceux-ci donnent aussi des résultats très précis. La comparaison des énergies dissipées par le délaminage, calculées par les deux analyses rend les critères quasi équivalents.
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Nevers, Thierry. "Modélisation théorique et numérique du délaminage des plaques composites." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1986. http://www.theses.fr/1986ECAP0006.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est de modéliser le comportement d'une plaque mince multicouche fissurée parallèlement a son plan moyen. L’emploi des méthodes de développements asymptotiques a permis de mettre au point un tel modèle. Celui-ci fait intervenir des champs de type Kirchhoff-Love. Il autorise des discontinuités cinématiques à la traversée de la zone délaminée. La caractérisation de la fissure est réalisée par l'introduction du taux de restitution de l'énergie. Une expression limite de ce taux est obtenue en fonction du modèle de plaque présenté. Des critères semi-locaux de propagation sont proposés. Des éléments finis de plaque adaptés à ce problème sont testés. Une étude numérique du délaminage est entreprise. Elle est complétée par une campagne d'essais
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Davies, Peter. "Comportement en délaminage des matériaux composites à matrice thermoplastique." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD094.
Full textAbstract:
La bonne résistance au délaminage de matériaux composites à matrice thermoplastique (AS 4/PEEK/AS 4/PPS et AS 4/PES) par rapport à des composites à matrice époxyde (T 300/914 et IM 6/6376) est mise en évidence dans cette étude. L'influence du mode de sollicitation sur la mécanique et les mécanismes de la rupture est tout d'abord considérée. Les résultats des essais de type mode I et mode II, statique et fatigue, mode mixte et mode III sont présentés. Dans le cas du mode II, l'emploi de quatre configurations d'éprouvette a permis une meilleure compréhension de cet essai. L'influence de la température et de la vitesse de sollicitation a ensuite été étudiée. Enfin, l'influence de la structure semi-cristalline dans les composites à matrice PEEK et PPS est analysée. Ces différents points aboutissent à une discussion critique de l'applicabilité des essais de délaminage aux matériaux à matrice thermoplastique<br>The delamination of thermoplastic matrix composites is studied by comparing the behaviour of unidirectional specimens of three of these (AS 4/PEEK, AS 4/PPS and AS 4/PES), with that of two carbon/epoxy materials (T300/914 and IM6/6376). First, the influence of loading mode is examined using fracture mechanics parameters and relating these to failure mechanisms. Results are presented for mode I and mode II (both static and fatigue), mixed mode and mode III tests. In the case of mode II, the use of four specimen configurations leads to an improved test methodology. Second, the influence of test temperature and loading rate are studied. Finally, the influence of semi crystalline matrix structure in the PEEK and PPS composites is evaluated. These tests are complemented by a critical discussion of the application of delamination tests to thermoplastic matrix composites
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Prombut, Pongtorn. "Caractérisation de la propagation de délaminage des stratifiés composites multidirectionnels." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/27/.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie permettant d'établir un critère de propagation du délaminage pour des stratifiés composites multidirectionnels (MD). Une stratégie d'essais a été mise en place afin d'évaluer la résistance au délaminage de l'interface de type θ°/0° en modes mixtes I+II sans faire l'essai en mode I pur. Ce dernier a été évité car un problème de changement de plan du délaminage a été anticipé. Deux séquences d'empilement MD, symétrique et asymétrique, avec une interface de délaminage de 45°/0° ont été déterminées à l'aide de la théorie classique des stratifiés et de simulations par éléments finis. Puis, la caractérisation du délaminage a été effectuée pour un composite carbone-époxy T700/M21 aux interfaces 0°/0° (UD) et 45°/0° (MD). La procédure utilisée pour la détermination des séquences MD s'est traduite par des comportements convenables des éprouvettes sous l'essai de délaminage. Ensuite, l'exploitation des essais a été réalisé selon trois approches: expérimentale, analytique, et numérique. La méthode de la complaisance expérimentale s'est révélée la plus adaptée pour la détermination de la résistance au délaminage (GC). Le calcul de la répartition des modes de délaminage a été assuré par simulation numérique de la propagation dans une « couche de résine » positionnée à l'interface. Enfin, la réponse à la rupture par délaminage a été représentée par un critère semi-empirique pour chaque interface. La comparaison des critères montre que les deux interfaces présentent une résistance comparable au délaminage en mode I pur tandis que l'interface 45°/0° est plus résistante au délaminage en modes mixtes I+II et en mode II pur<br>The objective of this study is to develop a methodology for establishing delamination propagation criteria of multidirectional (MD) composite laminates. A test strategy was defined in order to evaluate the delamination resistance of the interface type θ°/0° under mixed modes I+II without resorting to the test in pure mode I. The mode I test was avoided due to an anticipated problem of delamination migrating out of the intended interface. Two stacking sequences MD, symmetric and asymmetric, with a delamination interface of 45°/0° were determined using classical lamination theory and finite element simulation. Then, the characterization tests were performed on a carbon/epoxy composite (T700/M21) at the interfaces 0°/0° (UD) and 45°/0° (MD). The procedure used for determining the MD lay-ups resulted in desirable behaviors of the specimens under delamination tests. After that, the test results were analyzed using experimental, analytical, and numerical approaches. The experimental compliance method proved to be the most suitable tool in determining the delamination resistance (GC). Finite element simulation was used for mode partitioning. The delamination was modeled in a “resin interlayer” of the interface. Finally, the propagation responses of each interface were represented by a semi-empirical criterion. The comparison of the criteria shows that the two interfaces have a comparable resistance to the pure mode I loading while the interface 45°/0° is more resistant to the delamination in mixed modes I+II and pure mode II
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Maillet, Irène. "Propagation de délaminage par fatigue vibratoire dans un matériau composite." Thesis, Toulouse, ISAE, 2013. http://www.theses.fr/2013ESAE0010/document.
Full textAbstract:
Dans le domaine aéronautique les structures sont soumises à de la fatigue sonique due aux phénomènes aéro-acoustiques. Le dimensionnement statique actuel des avions composites couvre les cas de charge en fatigue. Mais avec le besoin de toujours plus réduire la masse de l’avion et l’augmentation des connaissances dans le comportement matériau, les marges statiques vont être réduites dans un futur proche et la propagation par fatigue deviendra un enjeu majeur. Il sera donc nécessaire d’évaluer la possibilité de propagation d’un délaminage dû à une erreur de fabrication ou un impact dans une structure composite. Dans ce contexte, une méthode a été proposée pour étudier la propagation de délaminage sous chargement vibratoire. Tout d’abord, des essais de caractérisation de la propagation de délaminage sous chargement vibratoire ont été mis en place et validés pour les deux principaux modes de rupture. Les effets induits par la fréquence élevée de sollicitation, auto-échauffement induit et vitesse de chargement élevée, ont été pris en compte dans la mise au point et le traitement de ces essais. Ensuite, des outils numériques ont été développés pour permettre la simulation d’une structure délaminée sous chargement vibratoire et l’étude de la propagation du délaminage. A l’aide des approches expérimentales et numériques mises en place et des données matériau identifiées, l’analyse a pu être conduite sur un cas réel de structure aéronautique. Un essai de fatigue vibratoire sur une structure de reprise de plis a ainsi été réalisé. L’évolution du délaminage pendant l’essai est représenté de façon satisfaisante par le modèle numérique<br>Because of their lightness, stress adaptive design and strong stiffness, composite materials are more and more used in aeronautics. Aeronautical structures are submitted to vibrations during their service life due to aerodynamic turbulent flow around the structure. The current static design of composite aircraft covers fatigue loading cases. But with the need to more and more lighten the structure, and the knowledge increase in material behavior, the static reserve factors will be reduced in the near future and sonic fatigue will become a major issue. It will be necessary to evaluate the possibility of a delamination propagation in a composite structure due to a manufacturing error or to an impact. In this context, a method has been proposed to study the propagation of a delamination under vibratory loading. Firstly, tests to characterize the propagation of delamination under vibration loading have been developed and validated for the two main failure modes. The effects induced by the highfrequency loading, self-heat generation and high speed loading, were considered in the elaboration of these tests and in the data reduction. Then, numerical tools have been developed to allow the simulation of a delaminated structure under vibratory loading in order to study the delamination propagation. Using experimental and numerical approaches and the material data identified, the analysis could be conducted on a real case of aircraft structure. A vibration fatigue test on a ply-drop structure has been achieved. The evolution of delamination during the test is adequately modelized by the numerical model
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Aboura, Zoheir. "Etude du processus de délaminage mode I, mode II et mode mixte (I+II) de matériaux composites à renforts tissés à différentes vitesses de sollicitation." Compiègne, 1993. http://www.theses.fr/1993COMP626S.
Full textAbstract:
Le present travail aborde l'etude des processus de delaminage mode i, mode ii et mode mixte (i+ii) de deux materiaux composites a renfort tisse taffetas dont les resines different. La premiere presentant une version rigide alors que la seconde est assouplie. Cette etude s'inscrit dans une phase preliminaire ou l'identification des endommagements associes aux grandeurs intrinseques de rupture contribueront a l'elaboration futur d'un critere local. Au prealable ce travail permet surtout d'expliquer la facon avec laquelle la resistance interlaminaire dans les tissus peut etre amelioree. Deux parties constituent cet ouvrage: la premiere partie nommee caracterisation englobe trois domaines: * une caracterisation mecanique classique. * une modelisation analytique du tissu taffetas capable de determiner en tous points de la structure les proprietes elastiques locales. * une caracterisation de l'endommagement. Pour cela une methodologie originale, basee sur les distributions d'amplitudes d'emissions acoustiques et les observations microscopiques, a ete mise au point afin d'identifier les differents types d'endommagements dans les structures tissees et d'etablir leur chronologie d'apparition en fonction du mode de sollicitation. La seconde partie est entierement consacree a l'effet de la vitesse de sollicitation sur le delaminage de ces deux materiaux. Elle permet d'etablir l'evolution des taux de restitution d'energie a l'amorcage et en propagation en fonction de la vitesse de sollicitation et la nature de la resine. Une explication de ces evolutions d'energies a ete proposee grace a une reflexion menee sur le role de chacun des mecanismes d'endommagements etablis en premiere partie associe aux resultats du modele analytique
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Saavedra, Redlich Karin. "Stratégie multiéchelle pour l'analyse du couplage flambage-délaminage de composites stratifiés." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719119.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse, menés dans le cadre du projet de recherche européen MAAXIMUS (More Affordable Aircraft through eXtended, Integrated and Mature nUmerical Sizing), portent sur la simulation numérique de problèmes d'interaction flambage-délaminage au sein de composites stratifiés. Cette interaction met en jeu des phénomènes non linéaires de natures différentes (flambages local et global de plis, initiation et propagation du délaminage, contact entre plis fissurés) qui entraînent des pertes de rigidité importantes et des instabilités, sur des géométries très élancées du fait de la forte différence d'échelle entre les zones délaminées et le pli élémentaire. En conséquence, la prédiction conduit à traiter des problèmes non linéaires de grande taille dont la résolution est uniquement envisageable par l'utilisation des architectures de calcul parallèle actuelles.Dans ce contexte de résolution parallèle, la stratégie multiéchelle LaTIn (Large Time Increment) de décomposition de domaine mixte présente de nombreux avantages déjà mis en évidence lors de travaux précédents dans le cas du délaminage et du contact en petites perturbations. Le but de cette thèse est donc de proposer une extension de la méthode aux grandes transformations.Une grande partie des travaux a été consacrée à s'affranchir des difficultés inhérentes aux structures élancées. Une étude des paramètres de la méthode dans les cas de la flexion, du flambage, du contact entre grandes surfaces fissurées et du délaminage, a été réalisée pour optimiser le taux de convergence, diminuer les temps de calcul et assurer l'extensibilité de la stratégie.
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Allix, Olivier. "Modélisation du comportement des composites stratifiés : application à l'analyse du délaminage." Paris 6, 1989. http://www.theses.fr/1989PA066011.
Full textAbstract:
Analyse du délaminage et de l'endommagement dans les composites stratifies renforces de fibres considérant une strate comme un matériau elastoplastique et l'interface entre strates comme élastique. Résolution d'un problème non linéaire tridimensionnel a l'aide de la méthode a grands incréments de temps et d'une technique utilisant la transformée de fourrier rapide. Simulation satisfaisante du délaminage des matériaux stratifies troues. Etude de la propagation du délaminage possible par des simulations d'instabilité globale
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Calme, Odnel. "Suivi en fatigue et vieillissement humide de la tenacité d'interfaces de délaminage dans des assemblages multicouches comprenant des composites carbone-époxy à renforts textiles." Lyon 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/23/27/14/PDF/These_Odnel_CALME.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la modélisation de l'endommagement et la rupture par délaminage des assemblages multicouches renforcés par composites. Des essais de rupture en extrémité de joint d'interfaces collées aluminium / composite, et de rupture par cisaillement interlaminaire de stratéfiés tubulaires carbone / époxy ont d'abord permis d'observer 2 formes d'amorçage distinctes, en statique comme en fatigue. Afin de mettre en oeuvre la mécanique linéaire élastique de la rupture, des modélisations analytiques des champs de contraintes linéaires ont été effectuées avec la mécanique des poutres et la théorie de l'élasticité anisotrope en milieu continu homogène. La simulation numérique aux éléments finis a permis de représenter plus précisément les phénomènes non linéaires en incluant le comportement viscoplastique de l'aluminium et la séparation interfaciale de type fragile. La recherche d'une méthodologie de simulation aux éléments finis par un modèle de zone cohésive commercial nous a conduits à proposer une homogénéisation de la zone interfaciale. Ce schéma a été repris pour la caractérisation mécanique d'un assemblage de préimprégnés carbone-époxy collés, afin d'évaluer l'influence du vieillissement humide sur les propriétés de fluage et de tenacité interfaciale<br>This work is about damage and delamination failure of composite-reinforced multilayered assemblies. Static anf fatigue failure testing of aluminium / composite bonded joints and braided composite rings were led to observe both edge and embedded delamination processes. In order to apply linear elastic fracture mechanics, analytical modelling of stress fields using linear continuum and beam mechanics were achieved. Finite element numerical simulation allowed us to include viscoplastic behaviour and interface separation in the modelled phenomena. Several limits of the commercial cohesive zone model we used drove us to develop a specific methodology including interface homogenization. This approach was followed for the mechanical characterization of bonded carbon-epoxy prepregs, aiming to evaluate wet aging effects on interfacial creep and tenacity properties
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Hammami, Maroua. "Comportement mécanique et vibratoire des composites stratifiés sains et endommagés par délaminage." Thesis, Le Mans, 2016. http://www.theses.fr/2016LEMA1022/document.
Full textAbstract:
Malgré d’excellentes propriétés mécaniques dans le plan, les stratifiés présentent un problème propre aux matériaux réalisés par stratification : le délaminage.Ainsi, ce travail de thèse a pour objet d’analyser le comportement en statique, en fatigue et en vibration linéaire et non linéaire des matériaux composite en présence d’endommagement de type délaminage. Dans ce but nous avons, dans un premier temps mis en place un modèle analytique simplifié, permettant de décrire le comportement élastique en flexion du composite multicouche en fonction de la longueur du délaminage.Une étude expérimentale détaillée a été menée pour caractériser le comportement mécanique en statique et en fatigue de ces matériaux. Des essais ont été conduits en flexion 3-points sur des poutres de ces matériaux pour plusieurs longueurs de délaminage. Ensuite, le comportement en vibration de ces matériaux a été étudié dans le cas de la flexion de poutres. Nous nous sommes intéressés à l’identification de l’amortissement et des propriétés élastiques de ces matériaux et à leur évolution en fonction de la longueur du délaminage.L’étude expérimentale de la réponse en fréquence à une excitation forcée a permis de mesurer les fréquences propres et les amortissements de ces matériaux autour de chaque pic de résonance pour plusieurs longueurs de délaminage. Les résultats déduits de l’analyse expérimentale ont été comparés aux résultats obtenus à partir d’une analyse par éléments finis. Enfin, une méthode de vibration non linéaire a été appliquée pour caractériser le comportement des matériaux composites en présence de délaminage. Les paramètres non linéaires relatifs au décalage fréquentiel et à l’amortissement sont mesurés en faisant varier l’amplitude d’excitation. Cette étude a permis de montrer que les paramètres non linéaires sont plus sensibles au délaminage que les paramètres linéaires<br>The aim of this work is to investigate the effects of delamination lengths on the static, fatigue, linear and nonlinear vibration behaviour of composite materials. An analytical model is first presented using laminated beams theory of bending behavior. A study was conducted in static and cyclic fatigue loading with various debonding lengths. Flexural modulus in static tests was determined using the composite plate theory. The effects of delamination lengths on the stiffness, hysteresis loops and damping were studied for various numbers of cycles during fatigue tests. Then, modeling of the damping of a composite with delaminaton was established considering finite element analysis which evaluated the different energies dissipated in the material directions. The effects of delamination variable lengths on natural frequencies and damping were studied numerically and compared with experimental results. Finally, the nonlinear vibration method was used to characterize the behaviour of composite beams with delamination. The nonlinear parameters corresponding to the elastic modulus and damping were determined for each frequency mode and each debonding length. The results showed that nonlinear parameters were much more sensitive to damage than linear parameters
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Daridon, Loïc. "Une modélisation des ponts de fibres pour le délaminage des matériaux composites." Metz, 1993. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1993/Daridon.Loic.SMZ9323.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail nous nous intéressons à la modélisation d'un délaminage existant dans un matériau composite à fibres longues et à matrice organique. Plus précisèment, il porte sur la modélisation de la contribution des ponts de fibres à l'énergie dissipée lors d'essais de délaminage en mode I, mode II et mode mixte. L'idée directrice est qu'il existe pour tous ces modes de rupture un T. R. E. Caractéristique de l'initiation et que l'apparition d'un pont de fibres pendant la propagation entraîne une augmentation suivie d'une stabilisation de l'énergie dissipée. Ce pont de fibres est modélisé par une densité de ressorts endommageable le long d'une partie de la fissure. Cette modélisation nous permet de simuler numériquement différents tests standards de délaminage, comme le D. C. B. , le E. L. S. Et le M. M. F. S. , à l'aide de la méthode de Newton-Raphson, tout en tenant compte de la création puis du transport du pont de fibres. Cette approche nous permet de conserver des critères de rupture simples et efficaces. Les résultats obtenus sont en accord avec les différentes observations expérimentales de la littérature<br>In this work, we model the delamination in the long fiber composite material. More precisely, we study a modelling of the fiber bridging contribution in the dissipative energy during delamination test in mode I, mode II, mixed mode. For this, we introduce a density of damageable spring along the crack, to simulate the fiber bridging. This approach permit us to keep simple propagation criteria. Then, we perform a numerical simulation of different tests, as the D. C. B. , the E. L. S. And the M. M. F. S. With the Newton-Raphson method. The result, we obtain, agree with the experimental observation
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Castaing, Philippe. "Vieillissement des matériaux composites verre-polyester en milieu marin : délaminage d'origine osmotique." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT016G.
Full textAbstract:
Les materiaux composites a matrice polyester insature et a fibres de verre sont sujets a un cloquage d'origine osmotique lorsqu'ils sont au contact de l'eau en general et de l'eau de mer en particulier. Ce phenomene s'avere nuisible car il conduit a terme au delaminage des structures. Les resultats d'une etude systematique du cloquage de ces composites en milieu aqueux en vue de son interpretation sont decrits dans le present manuscrit. En plus d'une introduction et d'une conclusion, le memoire comporte trois parties principales: la premiere qui est constituee de rappels bibliographiques fait le point sur le vieillissement et le cloquage des composites polyester/fibres de verre; la seconde detaille les tests de vieillissement acceleres auxquels sont soumis ces materiaux et les methodes physico-chimiques et mecaniques mises en uvre pour le suivi de l'endommagement; la troisieme rassemble les resultats des tests et propose une modelisation mecanique du cloquage elaboree a partir de la theorie des plaques et permettant une prediction du delaminage des structures
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Vandellos, Thomas. "Développement d’une stratégie de modélisation du délaminage dans les structures composites stratifiées." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14380/document.
Full textAbstract:
Les composites stratifiés de plis unidirectionnels en carbone/époxy sont fortement utilisés pour alléger les structures aéronautiques tout en conservant de bonnes propriétés structurales. Toutefois, les avantages de ce type de matériau ne sont pas encore pleinement exploités de par le manque de confiance accordée aux modèles de prévision de l’endommagement, dont notamment ceux concernant le délaminage. C’est pourquoi l’objectif de cette thèse était de développer une stratégie de modélisation du délaminage adaptée aux structures composites stratifiées. Cette stratégie s’est appuyée sur le développement d’un modèle de zone cohésive prenant en compte les ingrédients nécessaires à la bonne description de l’amorçage et de la propagation de la fissure : (i) un critère d’amorçage avec un renforcement en compression/cisaillement hors-plan, (ii) une loi de propagation décrivant l’évolution de la ténacité en fonction de la mixité de mode et (iii) la prise en compte du couplage inter/intralaminaire. Pour identifier ce nouveau modèle, une procédure d’identification efficace, s’appuyant sur un essai de traction sur plaque rainurée, a été mise en place. Cette procédure d’identification a permis de démontrer que la ténacité semble indépendante (i) de l’orientation des plis adjacents à l’interface et (ii) de l’empilement étudié. De même, pour décrire l’évolution de la ténacité, une nouvelle loi de propagation adaptée au matériau carbone/époxy a été proposée. Pour finir, la stratégie de modélisation, complétée par une stratégie de calcul, a été appliquée sur différents cas structuraux pour mettre en avant ses apports et ses premières limites<br>The carbon/epoxy laminated composites of unidirectional plies are strongly used in order to reduce the weight of aeronautical structures while at the same time proposing good structural properties. However, the advantages of this kind of material are not fully exploited due to the lack of confidence in damage models, like ones concerning delamination. Then, the purpose of this work was the development of a strategy to model delamination in laminated composite structures. This strategy was based on the development of a cohesive zone model taking into account the ingredients necessary to the well description of the onset of delamination and the crack growth: (i) an onset criterion with an out-of-plan compression/shearing reinforcement, (ii) a propagation law describing the evolution of the fracture toughness as a function of mixed mode ratio and (iii) the inter/intralaminar coupling. To identify this new model, an efficient identification procedure, basing on a tensile test on notched specimen, has been proposed. This identification procedure has demonstrated that the fracture toughness seems to be independent of (i) the orientation of plies closed to the interface and (ii) the stacking sequence. Furthermore, to describe the evolution of the fracture toughness, a new propagation law adapted to carbon/epoxy material has been proposed. Finally, the strategy to model delamination, completed by a calculation strategy, has been applied on several structural cases to prove its contributions and its first limitations
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Marion, Gwenaël. "Étude expérimentale et théorique de l'amorçage du délaminage au bord de matériaux composites stratifiés." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR12252.
Full textAbstract:
Un modèle classique avec une correction des contraintes planes sur le bord, donne rapidement le tenseur complet des contraintes. Sur un critère en contraintes interlaminaires, on définit une méthode utilisant l'effet d'épaisseur pour l'identification des paramètres à partir de résultats d'essais. Des essais EDT sont réalisés sur plusieurs types d'éprouvettes et plusieurs épaisseurs (interfaces sollicitées en cisaillement, arrachement, et combinaison des deux). L'émission acoustique est utilisée pour détecter l'amorçage. Ces essais présentent bien l'effet de l'épaisseur des couches sur l'amorçage. L'identification des paramètres donne de bons résultats. Pour l'arrachement et combinaison, on est peut-être en présence d'une dégradation intra- et non pas inter-laminaire. Par ailleurs, une approche Mécanique de la Rupture (étude des singularités, notion de longueur de rupture spontanée) appliquée aux interfaces cisaillées, donne des résultats comparables à l'approche en résistance.
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Saeedi, Navid, and Navid Saeedi. "Une approche très efficace pour l'analyse du délaminage des plaques stratifiées infiniment longues." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00806390.
Full textAbstract:
L'analyse des phénomènes locaux comme les effets de bord libre et le délaminage dans les structures multicouches nécessite des théories fines qui donnent une bonne description de la réponse locale. Étant donné que les approches tridimensionnelles sont, en général, très coûteuses en temps de calcul et en mémoire, des approches bidimensionnelles de type layerwise sont souvent utilisées. Dans ce travail de doctorat, un modèle layerwise en contrainte, appelé LS1, est appliqué au problème du multi-délaminage dans les plaques stratifiées invariantes dans le sens longitudinal. L'invariance dans la direction de la longueur nous permet d'aborder le problème analytiquement. Dans un premier temps, nous proposons une méthode analytique pour l'analyse des plaques multicouches multi-délaminées soumises à la traction uniaxiale. La singularité des contraintes interlaminaires aux bords libres et l'initiation du délaminage en mode III sont étudiées. Un modèle raffiné, nommé LS1 raffiné, est proposé pour améliorer les approximations dans les zones de singularités telles que les bords libres et les pointes de fissure. Les résultats du modèle raffiné sont validés en les comparant avec ceux obtenus par éléments finis tridimensionnels. Dans un deuxième temps, l'approche analytique proposée est étendue à la flexion cylindrique des plaques multicouches. La propagation du délaminage en modes I et II est étudiée et les approximations du modèle LS1 sont validées. À la fin, nous généralisons la méthode analytique proposée afin de prendre en considération tous les chargements invariants dans le sens longitudinal. L'approche finale permet d'analyser les plaques multicouches rectangulaires soumises à des charges invariantes sur les faces supérieure et inférieure, les forces ou les déplacements imposés sur les bords latéraux ainsi que quatre types de chargement sur les extrémités longitudinales: traction uniaxiale, flexion hors plan, torsion et flexion dans le plan. La solution analytique du modèle LS1 est obtenue pour une plaque stratifiée soumise à tous les chargements mentionnés ci-dessus. L'approche est validée en comparant avec la méthode des éléments finis tridimensionnels pour plusieurs types de chargement
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Saeedi, Navid. "Une approche très efficace pour l'analyse du délaminage des plaques stratifiées infiniment longues." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1160/document.
Full textAbstract:
L'analyse des phénomènes locaux comme les effets de bord libre et le délaminage dans les structures multicouches nécessite des théories fines qui donnent une bonne description de la réponse locale. Étant donné que les approches tridimensionnelles sont, en général, très coûteuses en temps de calcul et en mémoire, des approches bidimensionnelles de type layerwise sont souvent utilisées. Dans ce travail de doctorat, un modèle layerwise en contrainte, appelé LS1, est appliqué au problème du multi-délaminage dans les plaques stratifiées invariantes dans le sens longitudinal. L'invariance dans la direction de la longueur nous permet d'aborder le problème analytiquement. Dans un premier temps, nous proposons une méthode analytique pour l'analyse des plaques multicouches multi-délaminées soumises à la traction uniaxiale. La singularité des contraintes interlaminaires aux bords libres et l'initiation du délaminage en mode III sont étudiées. Un modèle raffiné, nommé LS1 raffiné, est proposé pour améliorer les approximations dans les zones de singularités telles que les bords libres et les pointes de fissure. Les résultats du modèle raffiné sont validés en les comparant avec ceux obtenus par éléments finis tridimensionnels. Dans un deuxième temps, l'approche analytique proposée est étendue à la flexion cylindrique des plaques multicouches. La propagation du délaminage en modes I et II est étudiée et les approximations du modèle LS1 sont validées. À la fin, nous généralisons la méthode analytique proposée afin de prendre en considération tous les chargements invariants dans le sens longitudinal. L'approche finale permet d'analyser les plaques multicouches rectangulaires soumises à des charges invariantes sur les faces supérieure et inférieure, les forces ou les déplacements imposés sur les bords latéraux ainsi que quatre types de chargement sur les extrémités longitudinales: traction uniaxiale, flexion hors plan, torsion et flexion dans le plan. La solution analytique du modèle LS1 est obtenue pour une plaque stratifiée soumise à tous les chargements mentionnés ci-dessus. L'approche est validée en comparant avec la méthode des éléments finis tridimensionnels pour plusieurs types de chargement<br>The analysis of local phenomena such as free-edge effects and delamination in multilayered structures requires the accurate theories which can provide a good description of the local response. Since the three-dimensional approaches are generally very expensive in computational time and memory, the layerwise two-dimensional approaches are widely used. In this Ph.D. thesis, a stress layerwise model, called LS1, is applied to the multi-delamination problem in longitudinally invariant multilayered plates. The invariance in the longitudinal direction allows us to solve the problem analytically. At first, we propose an analytical method for the analysis of multi-delaminated multilayered plates subjected to the uniaxial traction. The free-edge interlaminaire stress singularities and the mode III delamination onset are investigated. A refined model, called Refined LS1, is proposed in order to improve the approximations in singularity zones such as free edges and crack tips. The results of the refined model are validated by comparing them with those obtained by a three-dimensional finite element model. Afterwards, the proposed analytical approach is extended to the cylindrical bending of the multilayered plates. The propagation of delamination in modes I and II is studied and the approximations of the LS1 model are validated. At last, we generalize the proposed analytical method to take into account all invariant loads in the longitudinal direction. The final approach allows us to analyze the rectangular multilayered plates subjected to invariant loads on the top and bottom surfaces, imposed displacements or forces at the lateral edges, and also four types of loading at the longitudinal ends: uniaxial traction, out-of-plane bending, torsion and in-plane bending. The analytical solution of the LS1 model is obtained for a laminated plate subjected to all the loads mentioned above. The approach is validated by comparison with the three-dimensional finite element method for various types of loading
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Abdullah, Elie. "Développement d'un élément fini pour la modélisation du délaminage dans les structures composites." Toulouse, ENSAE, 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0033.
Full textAbstract:
Cette étude s’intéresse à la modélisation du délaminage dans les structures composites. La nouvelle approche présentée consiste à utiliser un nouvel élément volume multicouche capable de se transformer en deux plaques physiquement indépendantes. Cet élément fini à 8 nœuds est généré à partir d’un élément hexaédrique à 20 nœuds et 60 ddl. Il possède 6 ddl par nœud dont 3 degrés de translation et 3 de rotation. Il est de ce fait capable d’être relié à des éléments de plaques. Une méthode de modélisation de la propagation du délaminage dans l'élément est proposée. Il s’agit de gérer la transformation de l’état volume à l’état bi-plaque en dégradant les propriétés transverses du volume d’une part et, en transférant la rigidité de membrane aux plaques d’autre part. Cette transformation se fait d’une façon progressive à l’aide de lois d'endommagement et de transfert développées dans cette étude. Un critère de propagation de délaminage en mode I est défini afin de piloter cette transformation. Il est basé sur les théories des poutres et des plaques ainsi que sur la mécanique de la rupture. Des applications numériques de propagation de délaminage en mode I permettent de valider l'approche proposée dans cette étude et montre la faisabilité de la modélisation de la propagation de fissure dans une direction arbitraire dans le plan. Cet élément a été implanté dans le code de calcul RADIOSS à l’aide des fenêtres utilisateurs proposées par ce logiciel.
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Lévêque, David. "Analyse de la tenue au délaminage des composites stratifiés : identification d'un modèle d'interface interlaminaire." Cachan, École normale supérieure, 1998. http://www.theses.fr/1998DENS0002.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail est l'identification d'un modèle d'interface inter laminaire pour la prédiction du délaminage dans les structures composites stratifiées, sous chargement statique. Les applications concernent le matériau m55j/m18 (fibres de carbone a très haut module / résine époxyde) utilise dans les applications spatiales. Le modèle développe est base sur la mécanique de l'endommagement et la mésomodélisation des composites stratifies. Ce concept, propose par p. Ladeveze, permet de déterminer l'évolution des endommagements principaux dans toute structure jusqu'a sa rupture à partir de la connaissance du comportement des plis et des interfaces qui la constituent. Le modèle du pli élémentaire a été identifie pour le m55j/m18 en utilisant la méthodologie précédemment développée au LMT/Cachan. En vue de l'identification précise des caractéristiques de l'interface inter laminaire, une base matériau tres complète a été obtenue en exploitant les essais classiques d'initiation (edt) et de propagation (dcb, enf, mmf et cls) du délaminage. Ces essais ont été réalisés pour différentes valeurs de ( = 0, 22,5et 45), étant l'orientation relative des couches adjacentes a l'interface. Une estimation de l'énergie dissipée dans les plis des éprouvettes de propagation a permis de classifier les interfaces (=0) comme étant indépendantes de cet angle d'un point de vue énergétique. Cependant l'instabilité du phénomène d'amorçage et la complexité des essais de propagation rendent ces essais classiques difficiles à exploiter. Les essais sur plaques trouées pour lesquels l'amorçage du délaminage est reproductible et sa propagation autour du trou relativement stable semblent à cet égard plus fiables. De plus, ce type d'essais offre des informations expérimentales relativement riches telles que formes et tailles des surfaces délaminées. Une première comparaison essais/calculs montre le potentiel de tels essais pour une identification globale du modèle d'interface.
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Krapez, Jean-Claude. "Contribution a la caractérisation des défauts de type délaminage et cavité par thermographie stimulée." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1991. http://www.theses.fr/1991ECAP0169.
Full textAbstract:
Une description est donnée de deux techniques d'inversion 1-D et 2-D pour la caractérisation d'un défaut localisé dans une plaque plane. Elles se fondent sur l'altération occasionnée au champ superficiel de température par l'hétérogénéité subsurfacique lorsque la face avant reçoit une impulsion d'énergie. La première méthode est destinée au cas des défauts très étendus. Trois paramètres caractéristiques du contraste relatif sont utilisés dans une procédure de minimisation destinée à la détermination de la profondeur, et de la résistance du défaut purement résistif équivalent, ainsi que du coefficient d'échange avec l'extérieur. La technique prévoit la caractérisation de cette résistance équivalente dans le cas d'un bicouche hétérogène, semi-transparent au rayonnement d'excitation, et soumis à une impulsion pouvant revêtir quatre formes différentes. L’inversion 2-D a été fondée sur une simulation par différences finies avec schéma ADI et maillage de densité non uniforme. Des surfaces d'interpolation sur les valeurs prises par quatre paramètres caractéristiques du contraste ont été construites. Une fonctionnelle a été définie dont la minimisation conduit à l'identification des propriétés d'une résistance pure limitée ou d'une cavité ouverte sur la face arrière, ainsi qu'a l'identification des pertes. Des expériences ont été réalisées sur des échantillons de plexiglas de carbone-époxy perces d'un trou non-traversant, ainsi que sur des échantillons de carbone-époxy contenant des implants de téflon. Les résultats d'inversion 2-D et éventuellement 1-D ont été comparés aux propriétés réelles des défauts. La profondeur et la dimension latérale des défauts sont identifiées avec une précision satisfaisante. Dans le cas des délaminages artificiels, la résistance obtenue avec nos procédures d'inversion a toujours été trouvée supérieure à l'incrément de résistance.
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Rahme, Pierre. "Contribution à l'étude de l'effet des procédés de perçage-alésage sur l'apparition du délaminage dans les structures composites épaisses." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/2154/.
Full textAbstract:
Les matériaux composites, notamment à fibres de carbone, sont de plus en plus utilisés dans le domaine aéronautique. L'assemblage des différentes pièces de structure et d'habillage nécessite la réalisation de logements pour mettre en place rivets et boulons. Le perçage par enlèvement de matière de ces logements dans des panneaux épais en carbone/époxy provoque des défauts en entrée, sur la paroi du trou et en sortie de plaque. Ces défauts de différentes natures diminuent la qualité du trou percé ainsi que la résistance du matériau à la rupture. L'identification et la minimisation de ces défauts font l'objet de cette étude. Une observation en temps réel de l'initiation et de la propagation des défauts est ainsi effectuée en premier lieu à l'aide de caméras à prise de vue rapide et à thermographie infrarouge. Des observations microscopiques ont également été réalisées sur des perçages pleine matière. Parmi les défauts observés, le délaminage à la sortie du trou, considéré comme le défaut majeur, est directement lié à la force axiale (FZ) de l'outil. Afin de minimiser ces défauts, l'étude a donc porté sur la modélisation de cet effort axial et sur son lien avec le délaminage du stratifié usiné. Ainsi, dans un premier temps, l'effort critique de délaminage en perçage d'un matériau orthotrope est modélisé analytiquement. Plusieurs hypothèses de chargement et de conditions aux limites sont développées afin de permettre une adaptation du modèle à la géométrie d'outil souhaitée. Ce modèle analytique est validé par une modélisation numérique (méthode des éléments finis) et par une campagne expérimentale (essais de poinçonnage). Dans un deuxième temps, un modèle d'effort phénoménologique reliant l'effort axial de perçage aux conditions de coupe est développé. Ce modèle d'effort simple à mettre en place offre l'avantage d'être utilisable en perçage ou en alésage et d'être adaptable à la géométrie d'outil choisie. Enfin, ces deux parties sont utilisées pour en déduire les conditions de coupe critiques de délaminage. Cette méthode adaptative à la géométrie d'outil permet donc de déterminer, pour un matériau donné, les conditions de coupe qui permettent de minimiser le délaminage lors des opérations de perçage et d'alésage. L'étude menée contribue ainsi à l'optimisation du process de perçage-alésage des matériaux composites, tant du point de vue de la conception des outils coupants que du point de vue du pilotage du process<br>The composite materials, including carbon fibers, are increasingly used in aeronautics. The assembly of the various structural parts and the covering requires the creation of the rivets and bolts housing. The drilling by removing material from those houses panels thick carbon / epoxy causing defects at the entry, on the wall of the hole and at the exit of the plate. These various defects diminish the quality of the hole and the failure strength of the material. The identification and the minimization of these defects are the subject of this study. A real-time observation of the initiation and the propagation of defects is firstly done by using fast-shoot and infrared cameras. Microscopic observations were also conducted on full field drillings. Among the observed defects, delamination at the hole exit, considered as the major defect, is directly related to the tool thrust force (FZ). To minimize these defects, the study has focused on modeling of this thrust force and its link with the delamination of the machined laminate. Thus, in a first time, delamination critical thrust force when drilling orthotropic material is modeled analytically. Several hypothesis of loading and boundary conditions are developed in order to adjust the model to the desired tool geometry. This analytical model is validated by a numerical modeling (finite elements method) and an experimental study (punching tests). In a second step, a phenomenological model linking drilling thrust force to cut conditions is developed. This simple model offers the advantage of being used in drilling or reaming and to be adaptable to the chosen tool geometry. Finally, both parties are used to deduce the critical cutting conditions on delamination. This adaptive method to the tool geometry allows to determine, for a given material, the cutting conditions that minimize delamination during drilling and reaming operations. The leading study contributes to the optimization of the drilling-reaming process of the composite materials, both in terms of the cutting tools design that in terms of steering the process
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Kammerer, Cyrille. "Modélisation du comportement plan d'un composite quasi-unidirectionnel." Paris 13, 1996. http://www.theses.fr/1996PA132020.
Full textAbstract:
Dans le cadre de l'étude de l'impact de projectiles de petit et moyen calibres sur des cibles bicouches constituées d'un carreau de céramique en face avant et d'une plaque composite en face arrière, ce travail s'intéresse a un pli élémentaire quasi-unidirectionnel de verre e/polyester et a son comportement sous grands taux de déformation. Une première partie, consacrée à la caractérisation du comportement quasi-statique en traction plane et en cisaillement plan du pli, nous conduit à l'écriture d'une loi de comportement. Celle-ci, en se plaçant dans le cadre thermodynamique des processus irréversibles, est une loi elastoviscoplastique endommageable. Le couplage utilise entre l'endommagement et la viscoplasticité est effectue grâce au concept du bi-matériau. L'identification des paramètres matériels de la loi est réalisée en minimisant l'erreur entre un essai et sa simulation. Pour étudier le comportement du pli a forts taux de déformation, nous présentons une nouvelle fixation d'éprouvette adaptée a tous types de matériaux orthotropes et permettant l'emploi des barres d'Hopkinton en traction. Les simulations de ces essais sont effectuées en utilisant la loi de comportement identifiée en quasi-statique et grâce au code de calcul abaqus. Celles-ci nous permettent de quantifier les poids des caractères endommageable et plastique du pli dans sa réponse à une sollicitation dynamique. De bonnes correspondances entre l'expérience et les simulations sont obtenues. Ce travail se termine par quelques considérations sur la rupture en traction du pli. Une application directement envisageable est la comparaison simulation/expérience de l'impact sur un empilement unidirectionnel de tels plis. D'autre part, ce travail débouche sur l'étude et la modélisation de la fissuration interlaminaire, le délaminage. Celle-ci permettra de prendre en compte, dans les simulations d'impact, les conséquences des empilements d'orientation différente des plis élémentaires
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Weiss, Ambrosius. "Comportement en fatigue des zones de reprises de plis." Toulouse, ISAE, 2010. http://www.theses.fr/2010ESAE0002.
Full textAbstract:
Différentes configurations d’éprouvettes de zones de reprises de plis proches des applications industrielles en matériau carbone-époxy préimprégné unidirectionnel ont été étudiées sous chargement statique et de fatigue (R = -1). Après évaluation de l’influence de différents paramètres par un modèle éléments finis 2D, des configurations ont été définies et ont permis d’évaluer les paramètres suivants : positions des reprises de plis dans le stratifié, orientation des reprises de plis, et stratifié de base. Différents états de matériau ainsi que deux grammages du matériau préimprégné ont été testés. L’influence des paramètres sur les modes et lieux d’endommagement et sur la contrainte à rupture sous chargement statique de compression et traction a été identifiée. Sous chargement de fatigue les modes et lieux des endommagements et l’influence des différents paramètres sur la durée de vie en fatigue et les courbes SN ont été étudiés. La fréquence et la distribution des délaminages qui s’amorcent sur les côtés des éprouvettes ainsi que leur propagation dans l’éprouvette ont été observées et un scénario d’endommagement proposé. Un modèle éléments finis global-local en 3D a été mis en place afin de prendre en compte les effets de bord sur les contraintes interlaminaires autour des reprises de plis. Un critère d’amorçage de délaminage au bord des éprouvettes a été proposé en corrélation avec les lieux de délaminage observés en essais.
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Boudjemaa, Nourredine. "Délaminage des matériaux composites stratifiés à faible et grande vitesse de sollicitation en mode I." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD059.
Full textAbstract:
Cette étude aborde le problème du délaminage en choc des matériaux composites stratifiés, par la Mécanique de la Rupture. Résultats obtenus - Conception et réalisation d'un dispositif d'essai de délaminage à grande vitesse en mode d'ouverture. - Adaptation d'une nouvelle éprouvette S. P. E. (Simple Poutre Encastrés) pour les essais à grande vitesse. - Application du calcul par Eléments Finis (E. F. ) pour confirmer les énergies d'amoçage expérimentales et montrer la validité des essais de délaminage en mode d'ouverture sur la nouvelle éprouvette SPE; -Détermination des énergies de rupture de délaminage dans deux gammes de vitesses de sollicitation :. Faibles vitesses : 1, 10 et 500 mm/mn ;. Grande vitesse (proche de celle d'un choc) : 3 m/s. Et cela sur 12 couples fibre/résine :. 4 types de fibres : Verre unidirectionnel, Verre Tissu, Carbone unidirectionnel, Carbone Tissu ;. 2 types de résines : Epoxy (B8), Epoxy + charges CTEN (B8+CTEN). - L'influence de la vitesse sur les propriétés mécaniques et les tenacités de la résine pure est aussi étudiée. - Un modèle micromécanique mettant en évidence l'influence de la vitesse sur les énergies de délaminage des matériaux composites stratifiés est avancé. - L'analyse des phénomènes mécaniques d'amoçage et de propagation du délaminage est appuyée par des observations sur microscope électronique à balayage.
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Münch, Arnaud Diego. "Propagation de fissures tridimensionnelles dans les structures stratifiées : interfaces courbes et assemblages collés." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA06A001.
Full text
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Dupleix-Couderc, Chloé. "Sur une stratégie multi-échelle d'analyse des grands délaminages en dynamique transitoire." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2011. http://www.theses.fr/2011DENS0013/document.
Full textAbstract:
Les matériaux composites sont largement utilisés dans les structures aéronautiques. Les travaux présentés ici visent à mettre en place une méthode de calcul permettant de prédire les délaminages dans ces structures stratifiées soumises à des chargements dynamiques tout en assurant des coûts de calculs compatibles dans un contexte industriel. Une méthode de décomposition de domaine en dynamique est d’abord utilisée, afin de coupler des modélisations et des pas de temps de calcul différents. Une modélisation fine est utilisée uniquement dans les zones en cours de dégradation. Une représentation macroscopique du stratifié par des éléments de coque 3D est développée et employée dans le reste de la structure. Les coûts de calcul sont ainsi réduits tout en assurant une bonne précision des résultats. Pour éviter un remaillage avec l’avancée du délaminage, une approche multi-échelle en temps et en espace est ensuite proposée. Un maillage global de coque 3D de l'ensemble de la structure est défini. Des maillages utilisant une représentation fine du matériau sont utilisés localement. Des pas de temps adaptés sont utilisés dans les deux types de maillage<br>The part of composite materials in aeronautic structures is increasing due to their specific properties and the mass reduction they enable. Accurate numerical simulations are thus needed in order to design these structures, particularly to verify if they could resist dynamic charges such as soft bodies impact. Nevertheless, using a refined model to represent phenomenon such as delamination leads to computing time and dofs number incompatible with an industrial context. The aim of the present work is to propose a multi-scale method in space and time to solve dynamic impact problems on laminate structures. A domain decomposition method for dynamic problems is first used to couple different kinds of models and time discretisations. A refined model for the laminate is used in the degradating areas only - elsewhere, a coarser representation using 3D-shell elements is used. This approach reduced the cost of the simulation giving accurate results. To avoid a remeshing due to delamination propagation within the structure, a multi-scale method is then proposed. A global 3D shell elements mesh for the whole structure is defined. Local meshes based on a refined representation of the laminates are used only if required. Coupling between global and local representation is done using velocity field
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Kerfriden, Pierre. "Stratégie de décomposition de domaine à trois échelles pour la simulation du délaminage dans les stratifiés." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00422230.
Full textAbstract:
Les composites stratifiés sont aujourd'hui fortement utilisés dans l'industrie. Ils permettent en effet une conception optimisée des structures et offrent ainsi une réponse aux contraintes énergétiques auxquelles font face les industriels. Cependant, la prévision par le calcul de leur comportement sous charge et de leur dégradation progressive soulève une difficulté : la modélisation du matériau doit être réalisée à une échelle très inférieure à celle de la structure. On se concentre ici sur les modèles de zone cohésive qui, depuis les vingt dernières années, ont démontré leur aptitude à la prédiction du délaminage. La taille des problèmes résultant de la simulation de l'évolution de structures industrielles par ce type de modèle est considérable. Leur résolution requiert alors l'utilisation de stratégies de calcul intensif. Dans ces travaux, le problème non linéaire posé à chaque piquet de temps du schéma d'intégration temporel est résolu par une méthode de décomposition de domaine à trois échelles. L'introduction des différents niveaux de résolution permet de traiter les informations de l'échelle fine, de l'échelle du pli et de l'échelle de la structure de manière adaptée au cours des itérations, et ainsi d'assurer l'efficacité de la méthode proposée, en termes de taux de convergence et d'aptitude à la parallélisation. Cette stratégie est ensuite aménagée pour résoudre les difficultés liées aux non-linéarités fortement localisées et aux éventuelles instabilités engendrées par le comportement adoucissant du matériau simulé.
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Ruffini, Antoine. "Influence de la plasticité sur le délaminage et le flambage de films minces déposés sur substrats." Phd thesis, Université de Poitiers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00931401.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour objet l'étude de l'influence de la plasticité sur le délaminage et le flambage de films minces déposés sur substrats. Il repose sur une approche mixte combinant des simulations atomistiques et des calculs analytiques basés sur la théorie des plaques minces de Föppl-von Kármán (FvK). Les simulations ont permis de caractériser, au cours de la formation d'une ride droite, un mécanisme de glissement localisé dans l'interface en pied de cloque entraînant une augmentation de la déflexion maximale de la ride. Ce mécanisme de glissement est également présent lorsque le délaminage piloté par le flambage du film mince est lui aussi observé. En l'intégrant dans le modèle élastique de FvK, la forme de la ride droite ainsi que le processus de délaminage ont ensuite été caractérisés. Le bon accord trouvé entre les simulations atomistiques et le modèle explique notamment le délaminage des cloques sans introduire de dépendance entre l'énergie d'adhésion et la mixité modale. L'initiation du cloquage à partir d'une marche d'interface créée par des dislocations venant du substrat a également été étudiée. Les simulations révèlent qu'avant flambage, le film se décolle à la fois sur le haut et sur le bas de la marche. Un mécanisme de glissement est là aussi identifié. Une déformation critique de flambage qui tient compte de ces phénomènes a été déterminée en modélisant le film mince sur la marche dans le formalisme de FvK. Les résultats des simulations couplés au modèle élastique expliquent, comme il est par ailleurs observé expérimentalement, pourquoi les cloques se forment préférentiellement au-dessus de défauts tels que des marches.
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Androuin, Guillaume. "Caractérisation de la propagation de délaminage en fatigue : essais à résonance et sollicitation à amplitude variable." Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0004/document.
Full textAbstract:
Dans le domaine aéronautique, la détection des défauts sur structures composites sefait lors des phases de maintenance. Celles-ci sont prévues de manière à détecter lesdéfauts avant que ceux-ci ne deviennent critiques pour la tenue des structures en service.L’optimisation des intervalles de maintenance représente donc un fort intérêt que ce soitau niveau financier ou opérationnel. Les dommages des structures composites sont aujourd’hui traités par la non-propagationdes défauts : lorsque ceux-ci apparaissent et qu’ils sont détectés, les pièces sont immédiatementréparées ou remplacées. Afin d’améliorer ces intervalles de maintenance, lecomportement des défauts soumis aux spectres de charges aéronautique nécessite d’êtrecaractérisé. Cela permettrait une transition vers une philosophie de tolérance aux dommages,en définissant des phases de propagation non-critique pour la tenue mécanique desstructures. Dans ce contexte, la propagation de délaminage est étudiée sous chargement de fatigue.En mode I de propagation, les effets de la fréquence de sollicitation et du rapport de chargesur la propagation de délaminage en fatigue sont déterminés. Ceux-ci amorcent l’étudede la propagation de délaminage sous spectre de charges à niveau variable. Les effets del’historique de chargement sont mis en évidence. En mode II de propagation, les effets de la fréquence de sollicitation sur la propagationde délaminage sont abordés pour quatre matériaux à l’aide d’un montage d’essaisvibratoires dédié. Une analyse thermique des essais est également conduite. De plus, leseffets du rapport de charge sont déterminés pour ce mode de propagation<br>The detection of damage in composite aeronautical structures is carried out duringmaintenance phases. These operations are planned so that damage is detected beforereaching any critical size for the in-service structures. The optimization of maintenanceintervals is therefore of great interest both financially and operationally. Damage in composites structures is currently dealt through the no-growth approach :when damage appears and is detected, the affected parts are immediately repaired orreplaced. In order to improve the maintenance schedule, the behaviour of defects subjectedto aeronautical load spectra needs to be characterized. This would enable a transitiontowards a damage tolerance philosophy with a slow-growth approach by defining noncriticalpropagation phases for the mechanical strength of structures. In this context, delamination propagation under fatigue loading is studied. The effectsof loading frequency and load ratio on fatigue delamination propagation are determinedin mode I. Then a study of delamination propagation under complex load spectra isconducted for blocks at different loading amplitudes. Effects of the loading history arehighlighted. For the propagation in mode II, loading frequency effects on delamination propagationare investigated for four different composite materials using a dedicated vibration testingdevice. A thermal analysis is also conducted during high frequency tests. In addition, loadratio effects are determined for this propagation mode
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Hamitouche, Lotfi. "Endommagement et rupture des assemblages en T de structures composites pour des applications navales." Brest, 2008. http://www.theses.fr/2008BRES2045.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la liaison des préformes (couture, 2. SD ct 3D) pour un composite verre/vinylester utilisé dans le milieu naval. Afin de caractériser l’apport du renfort suivant l’épaisseur dans la résistance au délaminage, une campagne d’essais a été menée en parallèle avec le développement d’un modèle numérique. L’étude expérimentale comporte d’une part une campagne d’essais du type DCB et ENF avec la détermination de la résistance au délaminage pour quatre configurations de renfort tissu taffetas 2D, tissu taffetas 2D cousu suivant l’épaisseur, tissu 2. 5D et tissu 3D. D’autre part, une série d’essai sur des structures représentatives d’un assemblage en T avec et sans couture a été menée pour la quantification de l’apport de celle-ci dans la résistance structurale. En parallèle, un modèle numérique basé sur la mécanique de la zone cohésive a été développé et implémenté dans le code ABAQUS R° implicite pour la modélisation de l’initiation et de la propagation du délaminage. Le modèle cohésif relie les contraintes aux sauts de déplacement à travers une interface où la fissure peut se créer. L’initiation de l’endommagement est reliée aux valeurs maximales des différentes contraintes aux interfaces. Lorsque l’énergie générée dans l’élément cohésif est égale au taux de restitution d’énergie critique du matériau, les efforts se réduisent à zéro et un nouveau front de fissure est formé. L’étude a été menée en quasi-statique et la résolution numérique du système non-linéaire utilise la méthode de Newton-Raphson qui génère une instabilité matérielle liée au comportement adoucissant du modèle cohésif. On montre sur un essai de traction simple d’une éprouvette composée de deux baffes reliées par un élément cohésif, que la solution du problème discrétisé par élément finis peut diverger. Pour contrôler la convergence du modèle, une viscosité régularisatrice est introduite. Cette énergie supplémentaire ajoutée au modèle permet de résoudre complètement le problème d’instabilité. Après avoir étudié les différentes possibilités de ce nouvel élément d’interface, nous nous sommes intéressés ensuite à la modélisation de la couture. Une étude à l’échelle micromécanique s’avère très difficile compte tenu des problèmes dus à l’identification du comportement de l’interface fibre/matrice et aux conditions aux limites induites par le procédé de couture. Pour cela, nous avons utilisé deux approches. La première est une étude analytique à l’échelle micro du mécanisme d’arrachement d’un fil noyé dans la résine en ajoutant une condition aux limites afin de tenir compte du noeud de couture. La seconde partie est consacrée à la modélisation par éléments finis à l’échelle macro du comportement d’un fil de couture noyé dans une matrice au sein d’une structure<br>The objective of this work is understanding the mechanisms of functioning of the z-reinforcement preforms (stitching, 2. 5D and 3D) for a composite glass / vinylester used in the shipyard. To characterize the contribution of the thickness reinforccment in delamination resistance, an experimental test was conducted in parallel with the development of a numerical model. The experimental study includes on the one hand, a test campaign on test DCB and ENF with the determination of the interlaminar fracture toughness for four configurations of reinforcement : 2D taffeta fabric, taffeta fabric with stitching and 2. 5D/3D fabric. On the other hand, a series of tests on representative assembly of T joint structures with or without stitching vas carried out to quantify the z-reinforcement contribution in structural strength. In parallel, a numerical model is based on the cohesive zone model, which is shown to provide an efficient description of the delamination growth Interface zone laws are used to describe the relationships between tractions and displacement jumps through the interface during the debonding process. When the interface is subject to pure I, or II loading modes, the delamination onset occurs if the interlaminar associated stress caches its maximum interfacial value. Delamination propagates when the energy release rate attains its critical value under pure mode I or mode II fracture. The theoretical study is performed in quasi-static regime and an implicit finite element scheme is used. A comprehensive ID example shows that cohesivc elements may induce numerical instahility and that the use of a viscous regularization is relevant to suppress the instability and to obtain a reasonable numerical convergence. A new kind of viscous regularization is proposed, which applies to the bilinear debonding model and has a limited rate dependency. After studying the various possibilities of this new interface element, we are interested to modeling stitching. A study at the micro scale is very difficult. These difficulties are esseatially linked to the problems of identifying the behavior of the interface fiber / matrix and flic boundary conditions induced by the process of stiching. For this, we have used two approaches. The first is an analytical study based on the micro-level mechanism tu pull thread embedded in the resin by adding a boundary condition tu reflect the loop node. The second part is devoted to the macroscopic behaviour law, which describes the micromechanical response of the stitch model. A new finite element model is then performed
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Beckelynck, Benjamin, and Benjamin Beckelynck. "Étude de la délamination sur des matériaux composites tissés taffetas : essais de caractérisation et simulations numériques." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26622.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente une étude de la délamination dans des matériaux composites tissés taffetas. Des essais expérimentaux ont été réalisés afin de caractériser la délamination selon les modes purs I et II et pour plusieurs combinaisons des modes mixés I et II, respectivement avec des essais DCB, ENF et MMB de la mécanique de la rupture. Les standards ASTM ont été suivis. Deux stratifiés ont été testés, un [0/90]12 et un [45/-45]12, et leurs résultats sont comparés. Des modèles numériques ont été créés sur Abaqus afin de simuler les essais expérimentaux. La méthode de la zone cohésive a été utilisée dans des analyses statiques en utilisant le solveur Abaqus/Standard. Les résultats des modèles numériques sont comparés aux résultats expérimentaux et leur validité est discutée.<br>Ce mémoire présente une étude de la délamination dans des matériaux composites tissés taffetas. Des essais expérimentaux ont été réalisés afin de caractériser la délamination selon les modes purs I et II et pour plusieurs combinaisons des modes mixés I et II, respectivement avec des essais DCB, ENF et MMB de la mécanique de la rupture. Les standards ASTM ont été suivis. Deux stratifiés ont été testés, un [0/90]12 et un [45/-45]12, et leurs résultats sont comparés. Des modèles numériques ont été créés sur Abaqus afin de simuler les essais expérimentaux. La méthode de la zone cohésive a été utilisée dans des analyses statiques en utilisant le solveur Abaqus/Standard. Les résultats des modèles numériques sont comparés aux résultats expérimentaux et leur validité est discutée.<br>This thesis is about the delamination of plain weave woven composite materials. Some experimental tests have been conducted to characterize the delamination for the pure modes I and II and for several combinations of mixed mode I and II, respectively with the DCB, ENF and MMB fracture mechanics tests. ASTM standards have been followed. Two laminate lay-ups were tested, one [0/90]12 and one [45/-45]12 and their results are compared. Numerical models have been created on Abaqus to simulate the experimental tests. The method of cohesive zone model has been used for static analyses using the Abaqus/Standard solver. Numerical models results are compared to experimental results and their validity is discussed.<br>This thesis is about the delamination of plain weave woven composite materials. Some experimental tests have been conducted to characterize the delamination for the pure modes I and II and for several combinations of mixed mode I and II, respectively with the DCB, ENF and MMB fracture mechanics tests. ASTM standards have been followed. Two laminate lay-ups were tested, one [0/90]12 and one [45/-45]12 and their results are compared. Numerical models have been created on Abaqus to simulate the experimental tests. The method of cohesive zone model has been used for static analyses using the Abaqus/Standard solver. Numerical models results are compared to experimental results and their validity is discussed.
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Surcin, Laurent. "Contribution à l'étude théorique et expérimentale du perçage de plaques composites minces." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30256.
Full textAbstract:
Les constructeurs aéronautiques, ainsi que les sociétés de maintenance sont amenés à percer les matériaux composites. L'étude menée se place dans le cadre des réparations structurales provisoires d'aéronef. Cette situation d'usinage bien particulière a servi de base au cahier des charges de ces travaux de recherche. Une campagne d'essais, permet d'établir les lois d'usures ainsi que la cartographie des défauts d'usinage. Le lien entre délaminage et effort de poussée est montré expérimentalement. L'étude théorique est basée sur une approche par la mécanique de la rupture. Une campagne d'essai de détermination des taux d'énergie en mode I, II puis en mode mixte est menée. Enfin une série de solutions est proposée afin d'éliminer le problème des délaminages des derniers plis<br>Aeronautic builders as well as maintenance companies are used to drill composites during temporary and structural restorations of aircrafts. This study focused on this so particular way of manufacturing and justifies all costs registers of these researchs. Number of experiments of drilling thin carbon/epoxyde plates and an analysis of the perforation produced allow determination of laws related to tool usury as well as machining defaults. The link between delaminating and pressure effort is made. The present study is based on an energetic approach to mechanical rupture. Therefore, one experimental part is dedicated to the determination of energy release rates in mode I pure, in mode II pure and finally in mixed mode I/II. Different solutions are proposed in order to eliminate deliminating problems and find better-suited ways of drilling
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Prel, Yves. "Étude du délaminage en mode II sous sollicitation statique et cyclique d'un matériau composite verre-époxy unidirectionnel." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD066.
Full textAbstract:
Cette étude à pour objet de décrire, à température ambiante et à 80°C, deux aspects importants (l’amorçage et la propagation) de la rupture en cisaillement interlaminaire mode II d’un matériau composite verre-époxy unidirectionnel, sous sollicitation de flexion encastrée statique et cyclique, en présence de deux types de défauts : défauts diffus (porosités) et défauts plans macroscopiques situés dans la mi-épaisseur. L’étude sur éprouvettes poreuses sur l’évolution de la contrainte de rupture et de la limite d’endurance à l’amorçage, en fonction de VV, a montré la difficulté d’établir très précisément des relations entre les paramètres étudiés et le taux de vide VV. En fatigue, l’amorçage s’effectue dans l’encastrement et se propage vers le point de sollicitation. D’où la nécessité de caractériser la rupture en mode II avec une éprouvette de flexion encastrée qui comporte un défaut émergeant de l’encastrement. L’étude sur éprouvettes comportant des défauts plans macroscopies a donc consisté à développer un essai de mode II (éprouvette CBEN). Elle a également été conduite sur d’autres types d’éprouvettes (ENF et ENCB) qui comportent une fissure débouchante sous le point de chargement, permettant ainsi une comparaison. L’analyse comparative, théorique (calculs par éléments finis et par modèles analytiques) et expérimentale (loi expérimentale de la compliance et étude des champs de déformation en tête de fissure avec des jauges de déformation) des trois éprouvettes a montré que les résultats obtenus tant par les essais statiques (détermination de GIIc) par les essais d’endurance à l’amorçage (courbes d’endurance GII max –Log N) que par les essais de fissuration (loi de propagation) traduisent véritablement le comportement du matériau en délaminage mode II.
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Treutenaere, Sylvain. "Modélisation du comportement des composites stratifiés à préformes textiles avec prédiction du délaminage pour des simulations d'impact." Thesis, Valenciennes, 2016. http://www.theses.fr/2016VALE0001/document.
Full textAbstract:
Les composites à matrice organique et renforcés par des préformes textiles (CMORT) sont en passe d’être déployés sur les véhicules de grandes séries pour réduire leur poids. Lorsqu’ils sont soumis à des impacts basse vitesse ces matériaux présentent des comportements complexes qui doivent être précisément modélisés et prédis au moyen de simulations par éléments finis. Dans ce but, un modèle matériau a été développé et implémenté dans un code éléments finis commercial. Soumis à un impact basse vitesse, un CMORT présente quatre mécanismes physiques majeurs qui altèrent la rigidité initiale du matériau : fissuration matricielle intralaminaire, rupture des fibres, délaminage et sensibilité à la vitesse de déformation. L’endommagement matriciel est modélisé grâce à un modèle constitutif reposant sur la mécanique de l’endommagement des milieux continus. Basé sur l’Onera Damage Model, il prend en compte les mécanismes de friction aux abords des fissures. La sensibilité à la vitesse de déformation est introduite au moyen d’un modèle de Maxwell généralisé. Ensuite, un critère de rupture est utilisé pour prédire l’initiation de la rupture des fibres et l’endommagement des fibres qui en découle est régularisé par l’utilisation d’un modèle de rupture progressive. Finalement, afin de prédire précisément le comportement hors-plan d’un stratifié, le calcul d’une distribution de déformation réaliste à travers l’épaisseur est réalisé au niveau du modèle matériau. Cette modélisation est capable de prendre en compte les effets du délaminage en utilisant seulement un élément coque. De plus, l’intégralité du modèle est formulé suivant la description Lagrangienne totale afin d’assurer l’objectivité et la cohérence matérielle durant la simulation. La procédure d’identification, ainsi que les tests de validation et les corrélations essais/simulations sont décrits pour chaque mécanisme physique. Enfin, le modèle est évalué au travers de la prédiction du comportement d’une structure automobile industrielle<br>Carbon Fabric Reinforced Polymers (CFRP) will soon used in high volume automotive production in order to reduce the vehicle weight. For safety and design reasons, their complex behaviours under low-speed impacts, such as pedestrian impacts, need to be accurately modelled and predicted by finite element simulations. For this purpose, a material model dedicated to explicit finite element simulations has been developed and implemented in a commercial finite element code. Subject to low-speed impacts, the CFRP shows four different physical mechanisms which alter the initial stiffness of the material: intralaminar matrix cracks, fibre failure, delamination and strain-rate sensitivity. The intralaminar damage is modelled through constitutive equations based on the continuum damage theory. It is based on the Onera Damage Model, but with the consideration of friction mechanisms between crack lips in order to represent the hysteresis loops in case of cyclic loading. The strain-rate sensitivity is introduced by means of the rheological generalised Maxwell viscoelastic model. Regarding the fibre damage, a failure criterion based on the strain of the fibre direction is introduced. The energy release due to the fibre failure is also regularised thanks to a smeared crack approach. Finally, in order to welldescribed the out-of-plane behaviour, such as bending, of a laminated CFRP material, a recomputation of a realistic strain field through-the thickness of the laminate is introduced at level of the material model. Based on strain energy equilibrium between usual shell element theory and higher-order zigzag theory, this formulation is able to consider delamination at ply interfaces by using only one shell element through-the-thickness of a laminate. In addition, the model is placed in a total Lagrangian framework to ensure both objectivity and material coherence. The identification procedure, with the needed experimental tests, as well as validation tests and experimental/numerical correlations are given for all physical mechanisms previously described. Finally, this model is evaluated through the behaviour prediction of an industrial structure
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Duplessis, Kergomard Yann. "Etude expérimentale et numérique de la fissuration intralaminaire et de l’initiation du délaminage de bord libre dans les structures stratifiées pseudo-tissées." Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1508.
Full textAbstract:
Nous avons travaillé au cours de cette étude sur des plaques stratifiées en verre/époxy fabriquées à partir de préimprégnés pseudo-tissés. Ces composites sont sujets au délaminage et à la fissuration intralaminaire. L’étude se décompose en quatre grandes étapes. Tout d’abord, une campagne d’essais a été menée, au cours de laquelle les caractéristiques des endommagements intralaminaires transverses et leur cinétique d’évolution ont été déterminées. Cet endommagement présente beaucoup de points communs avec celui observé dans les matériaux non tissés. Toutefois, la structure tissée du matériau a des conséquences sur certaines de ces caractéristiques, en particulier sur sa cinétique d’évolution. Une deuxième campagne d’essais a été réalisée afin d’étudier le phénomène d’initiation du délaminage aux voisinages des bords. Dans ce but, une méthode d’observation optique innovante a été établie afin de pouvoir visualiser durant les essais les différents mécanismes de dégradation présents. Nous avons ainsi étudié l’influence de la fissuration intralaminaire et de la structure tissée sur le début du délaminage. En parallèle, ces endommagements ont été modélisés. Ainsi, un modèle de comportement à l’échelle mésoscopique, prenant en compte les dégradations intralaminaires, a été mis en place. Les effets dus à la refermeture incomplète des fissures a également été prise en compte dans le modèle. De plus, un critère d’initiation du délaminage a été établi. Le critère est construit à partir des composantes du vecteur contrainte de l’interface, moyennés sur une distance caractéristique. Enfin, une dernière phase a permis de valider le modèle et le critère sur des structures non trouées et trouées<br>Glass / Epoxy laminated structures made with pseudo woven prepregs are studied. In this kind of materials, delamination and intralaminar damages are usually observed. The study is divived in five main parts. First, intralaminar fissuration’s characteristics are experimentaly investigated. Many of this characteritics are very like the ones usually observed in non woven laminated composites. Still, the studied material’s pseudo woven structure have great influence on this damage, particularly for the damages’ kinetic evolution and its thickness effect. A second testing program was conducted to investigate on structures’ free egdes delamination initiation. To able to detecte and observe the differents damages developping on specimen’s free edges, an innovative optic method was established. A dye and a suitable lighting are used for this method. We have been able to study both effects of intralaminar damages and the material’s pseudo woven structure on delamination beginning. In addition, intralaminar damages have been modeled and a delamination initiation criterion have been established. Moreover, intralaminar damages modeling could take into account incomplete closing cracks effects. Delamination criterion is a stress criterion. It’s built with the delaminating interface’s stress vector of whom components are averaged on a characteristic distance. At last, the model and the criterion were validated on both non holed and holed specimens
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Gornet, Laurent. "Simulation des endommagements et de la rupture dans les composites stratifies." Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066798.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail mené en collaboration avec le cnes toulouse est de proposer et de mettre en uvre dans le cadre des éléments finis classiques des stratégies fiables permettant la prévision de l'endommagement jusqu'a rupture des structures composites stratifiées carbone/époxy. Le composite est décrit dans nos travaux à une échelle intermédiaire appelée meso, comme un empilement de monocouches homogènes dans l'épaisseur et d'interfaces interlaminaires. Les mécanismes de dégradation sont homogènes dans l'épaisseur de chacune des couches. Ces dégradations des couches sont dues à des ruptures de fibres ainsi qu’à une micro fissuration de la matrice parallèlement à la direction des fibres. Tous ces phénomènes d'endommagement sont pris en compte au travers d'un modèle de comportement tridimensionnel elasto-plastique endommageable. Les délaminages sont modélises par une loi de comportement de l'interface élastique endommageable. L'un des apports de cette étude réside dans la réalisation du code éléments finis endo-strat-ef base sur le code e. F. Castem 2000 développe par le c. E. A. . Notre logiciel permet de conduire des calculs non linéaires intégrant les différents mécanismes de dégradation des structures stratifiées sur des géométries complexes et pour différents types de cas de chargement. La description des phénomènes de dégradation à l'échelle meso associée a des lois d'évolution de l'endommagement avec effet de retard permet de réaliser des simulations objectives vis-à-vis de la discrétisation e. F. . Des simulations sont menées sur des éprouvettes d. C. B. , e. N. F. Et m. M. F. . Elles permettent d'identifier le modèle d'interface pour le matériau m55j/m18 a partir d'essais réalises a l'aérospatiale suresnes. L'étude de plaques stratifiées soumises a un état de tension met en évidence l'endommagement des couches ainsi que la propagation du délaminage jusqu'a la phase ultime de la rupture.
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Lecuyer, Franck. "Etude des effets de bord dans les structures minces multicouches." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066548.
Full textAbstract:
Base sur la technique des développements asymptotiques, on propose un modèle de couche limite pour le calcul des contraintes inter laminaires d'effets de bord dans les structures minces multicouches de type plaques ou coques. La méthode de résolution numérique de ce modèle de couche limite consiste a interpoler les fonctions de contraintes de lekhnitskii, définies sur un domaine bidimensionnel semi infini, par des éléments finis unidirectionnels dans le sens de l'épaisseur, ce qui conduit a un système aux valeurs propres par rapport a la seconde variable (profondeur de pénétration dans la structure a partir du bord). On montre que cette approche locale permet l'étude des bords rectilignes libres ou charges, de structures trouées habitées ou libres, soumises a des efforts de membrane ou de flexion. Les chargements peuvent aussi être de type thermomécanique ou hygroscopique. Ce travail a donne naissance au logiciel cleops dont la rapidité de calcul permet de réaliser des études paramétriques dont on présente certains résultats
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Lagunegrand, Laurent. "Mise en évidence expérimentale et prise en compte dans la formulation d'un critère d'amorçage du délaminage, de l'influence des contraintes normales inter plis au sein d'un matériau composite." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12943.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est de proposer une méthode simple permettant de prédire l'amorçage du délaminage au bord de structures stratifiées. Cette dégradation est due à la présence, au voisinage des bords, de contraintes interlaminaires hors plan dont le calcul est réalisé à partir du logiciel CLEOPS couplé à une modèle d'endommagement intralaminaire. Des essais d'amorçage du délaminage, réalisés en traction et en compression sur des empilements de référence, ont permis de mettre en évidence l'influence de la contrainte normale interlaminaire sur l'amorçage du délaminage. Une formulation, en accord avec ces observations, a été proposée. L'identification de paramètres intrinsèques au matériau, consistant à minimiser l'écart entre les prédictions et les résultats de ces essais, permet ensuite l'utilisation du critère. Enfin, la validation de la formulation a consisté à confronter les prédictions du critère aux contraintes d'amorçage obtenues expérimentalement sur d'autres empilements
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Deconinck, Paul. "Étude du comportement à l’impact de matériaux composites renforcés par tufting." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0246/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse s’inscrivent dans un contexte écologique visant à réduire l’impact environnemental et notamment la pollution des transports aériens. Celui-ci pousse les avionneurs à utiliser des matériaux composites pour des pièces structurelles afin de réduire la masse des aéronefs. Certaines de ces pièces sont particulièrement exposées aux impacts en vol : débris, oiseau, et grêle. Ce type de sollicitation est dans la plupart des cas générateur de délaminage. Or l’étendue de ce type d’endommagement n’est pas détectable lors d’une simple inspection visuelle. Il convient donc de trouver des solutions visant à réduire sa propagation. L’objectif de ces travaux est ainsi d’évaluer l’apport d’un renforcement de type tufting pour la limitation du délaminage mais également pour l’augmentation de la résistance à l’impact. Ce type de renforcement est inspiré des techniques de coutures de l’industrie textile. L’évaluation d’une telle solution nécessitait un banc d’essai adapté aux phénomènes à observer. Un lanceur à gaz à été conçu et développé ainsi que l’instrumentation associée. Les essais d'impacts ont été menés sur différentes configurations de tufting pour lesquelles nous avons fait varier : le pas, la section de fil, le matériau constituant le fil et enfin la densité surfacique de renfort. La gamme de vitesse d’impact est comprise entre 60 et 150 m.s-1. Les énergies absorbées pour chaque configuration ont été mesurées et comparées. Elles ont permis d’esquisser des tendances concernant l'effet des paramètres de tufting sur la résistance à l’impact de ces matériaux. Une méthode d’analyse de la propagation du délaminage a ensuite été développée. Elle a l’avantage de permettre la visualisation du délaminage interlaminaire pour chaque interface, et est donc plus riche que les techniques de contrôle non destructif classiques. L’effet du tufting, et de ses paramètres, sur l’étendue du délaminage a pu être mis en avant. Cette analyse a permis de mettre en évidence des directions préférentielles de propagation qui dépendent à la fois de la séquence d’empilement et de l’armure du tissu utilisé. Une loi de propagation du délaminage fonction de la direction des fibres adjacentes aux interfaces a ensuite été développée à l’aide d’essais de ténacité en mode I et II. Celle-ci a enfin été implémentée dans un modèle d’impact par éléments finis<br>Economic and ecological contexts impose aircraft manufacturers to find short-term solutions to reduce fuel consumption. For years they have tended to replace metallic structural frames with state-of-the-art composite materials. Some parts such as aircraft engine inlets are however exposed to ice and bird impacts but are also affected by low-energy impacts that could happen during maintenance operations. Yet laminated composites have poor resistance to delamination, which is the main damage genera- ted during impact events. Delamination is known to reduce the post-impact integrity of a structure and is not easy to detect. It is thus necessary to find solutions to re- duce its propagation. The goal of this work is therefore to evaluate the ability of a z-reinforcement technique – the tufting – to contain delamination but also to increase impact resistance. This technique is based on textile sewing techniques. A new ballistic bench with associated sensors has been developed for this study. It allows to carry out impact tests at speeds up to 200 m.s-1 with a 250 g projectile. These tests were carried out for different tufting configurations applied to the same reference material. The tufting parameters were: the pitch, the thread section, the thread material and the areal tufting density. The impact velocities were 60, 80, 110 and 150 m.s-1. Absorbed energies were measured and compared for all configurations. They allowed to draw trends about the effects of tufting parameters on impact resistance. The perforated specimens were then inspected with an original technique allowing the observation of interlaminar delamination area for each interface. The effects of tufting on damage tolerance have therefore been highlighted. It has also revealed the existence of preferential propagation direction of delamination. These directions depend on the stacking sequence and on the fabric architecture. A propagation law for delamination has been developed as a function of the direction of the fiber directions of the adjacent plies. This law has at the end been implemented into a finite element analysis model
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Guimard, Jean-Mathieu. "Contribution à la modélisation de l'absorption d'énergie dans les composites stratifiés par fragmentation et délaminage sous sollicitations dynamiques." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464228.
Full textAbstract:
Cette thèse est dédiée à l'étude théorique expérimentale et numérique de deux mécanismes majeurs gouvernant l'absorption d'énergie dans les structures composites stratifiées : la fragmentation et le délaminage. En matière de fragmentation, le modèle micro-mécanique de Fleck et Budiansky (1995) à été utilisé et discrétisé pour pouvoir intégrer les statistiques de défauts observées par Paluch (1994) et ainsi déterminer les caractéristiques principales à intégrer dans un comportement moyen. Celles-ci s'avèrent être une contrainte maximale de fragmentation dont la dispersion est de l'ordre de celle des imperfections géométriques, ainsi que des énergies dissipées et des longueurs de fragment quasi déterministes. Du point de vue du délaminage, une association d'essais de mode II sous sollicitation dynamique menant à des propagations sub-soniques, de suivi par caméra rapide et de traitement par mesure de champs, et des comparaisons essais/calculs conduisent à conclure à d'importants effets de vitesse interfaciaux. Un modèle d'endommagement à taux limité à été utilisé pour les reproduire. Celui-ci a permis d'en déduire un modèle de propagation de fissure de délaminage dynamique intégrant un paramètre de vitesse limite de fissuration. Enfin, des premières simulations pseudo-2D simplifiées d'absorbeur ont permis d'étudier les interactions entre ces deux mécanismes. Qualitativement, la très grande influence de la nature des défauts géométriques introduits pour initier le délaminage est retrouvée.
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Guimard, Jean-Mathieu. "Contribution à la modélisation de l’absorption d’énergie dans les composites stratifiés par fragmentation et délaminage sous sollicitations dynamiques." Cachan, Ecole normale supérieure, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464228/fr/.
Full textAbstract:
Cette thèse est dédiée à l’étude théorique expérimentale et numérique de deux mécanismes majeurs gouvernant l’absorption d’énergie dans les structures composites stratifiées : la fragmentation et le délaminage. En matière de fragmentation, le modèle micro-mécanique de Fleck et Budiansky (1995) à été utilisé et discrétisé pour pouvoir intégrer les statistiques de défauts observées par Paluch (1994) et ainsi déterminer les caractéristiques principales à intégrer dans un comportement moyen. Celles-ci s’avèrent être une contrainte maximale de fragmentation dont la dispersion est de l’ordre de celle des imperfections géométriques, ainsi que des énergies dissipées et des longueurs de fragment quasi déterministes. Du point de vue du délaminage, une association d’essais de mode II sous sollicitation dynamique menant à des propagations sub-soniques, de suivi par caméra rapide et de traitement par mesure de champs, et des comparaisons essais/calculs conduisent à conclure à d’importants effets de vitesse interfaciaux. Un modèle d’endommagement à taux limité à été utilisé pour les reproduire. Celui-ci a permis d’en déduire un modèle de propagation de fissure de délaminage dynamique intégrant un paramètre de vitesse limite de fissuration. Enfin, des premières simulations pseudo-2D simplifiées d’absorbeur ont permis d’étudier les interactions entre ces deux mécanismes. Qualitativement, la très grande influence de la nature des défauts géométriques introduits pour initier le délaminage est retrouvée<br>This research work is dedicated to the theoretical study of experimental and numerical issues related to two major degradation modes governing energy absorption in composite laminates : the ply fragmentation in compression and the dynamic delamination. For the fragmentation topic, the microscopic based model from Fleck et Budiansky (1995) has been used as the framework for a dedicated finite element approach well suited to introduce the statistics of fiber imperfections observed by Paluch (1994). It permits to calculate and quantify the main characteristics required to simulate a mean compression behavior at mesoscale. These characteristics are : a peak stress instability highly linked with the imperfection’s magnitudes and Weibull dispersion modulus, but a dissipated energy and a fragment length which both remain quasi-deterministic. For the dynamic delamination topic, the extent to dynamic propagation within the sub-sonic range is studied on a mode-II simple configuration. An association of local crack monitoring and of dedicated field measurements methods are used to perform tests/simulations comparisons. Some quantitative evidences of important interfacial rate-effects are shown and give rise to the proposition of a rate-dependent interfacial CDM model based on a bounded damage rate. This kind of model has been studied carefully in such dynamic situations in order to derive an equivalent dynamic fracture mechanics criterion, with a crack speed limit parameter. Eventually, the two contributions are gathered in a research code developed for numerical simulation of simple absorbers with trigger shapes and materials parameters influences in terms of energy absorption. It permits to reproduce the important influence of geometric triggering to initiate the delamination process
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Durix, Lucas. "On the design of a new test method to characterize the delamination of thermosetting polymer under thermal mixed mode loading." Valenciennes, 2010. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/bd1267ad-5bd0-4890-b878-4443d6031356.
Full textAbstract:
Crack propagation in integrated circuits is a major failure cause of electronic components. In the automotive branch, a highly competitive market, failure is not allowed and reliability can make the difference to gain market shares. For this reason, many efforts and researches were conducted in this field during the last decades. In automotive applications, electronic parts have to challenge heavy life conditions, such as vibrations, wide temperature variations, humidity, oil aggressions, etc. In particular, cyclic thermal variations bring incompatible thermal strains along materials interfaces, and leads to interfacial crack propagation (delamination) between copper leadframes used as conductor and polymeric molding compound used to encapsulate devices. Delamination causes then the cracking of the encapsulant and finally the failure of the electronic component. Predicting the interfacial delamination in electronic packages is key to enhance reliability. As detailed in this work, delamination strength of interfaces involving molding compounds depends on many influences. Its characterization required numerous kinds of test, involving heavy costs and long testing periods. In this work, a low cost test setup is proposed to characterize the molding compound/copper interface regarding the different influences already mentioned. The delamination toughness of the copper/polymeric molding compound is characterized with a classic molding compound of the market with respect to the mode mixity (ratio of loading mode II/mode I), temperature, and load rate. Moisture effect is also investigated. The critical energy release rate for the investigated interface is estimated using the classical numerical-experimental correlation used in fracture mechanics. For the investigated material pair, the interfacial toughness exhibits viscoelastic properties and an own time-temperature superposition principle. Obtained interfacial parameters are defined in Abaqus. The latter is widely benchmarked for problems involving delamination and viscoelastic materials. In the case of cracking between two dissimilar materials, the analytical solution of the stress and strain fields at delamination front depends on a characterisctic reference length. The choice of this refence length, conditioning the the mode mixity estimation, is also addressed. The reference length is experimentally characterized for the different investigated temperature<br>La propagation des fissures dans les circuits intégrés est l’une des causes principales de défaillance de ces circuits. Sur le marché automobile fortement concurrentiel, les défaillances ne sont pas permises, et la fiabilité demeure un critère pouvant faire la différence pour gagner des parts de marché. Pour cette raison, de nombreux efforts et recherches ont vu le jour durant les dernières décennies. Dans le cas des applications liées à l’automobile, les composants électroniques sont confrontés à de lourdes contraintes, telles que vibrations, importants changements de température, projections d’eau ou de dérivés pétroliers, etc. Les variations de température génèrent en particulier des déformations thermiques souvent incompatibles au niveau des interfaces entre matériaux, ce qui provoque dans les circuits intégrés le décollement des conducteurs cuivrés de l’enrobage polymérique utilisé pour la protection du composant (délaminage). Le délaminage aboutit par la suite à la fissuration propre de l’encapsulant puis à la défaillance du composant. L’amélioration de la fiabilité des composants requiert par conséquent de pouvoir prédire le délaminage aux interfaces cuivre/matériau d’encapsulation. Tel que démontré dans ces travaux, la ténacité interfaciale dépend de plusieurs influences. Une caractérisation complète requiert de nombreux tests, mettant en jeu différents types d’appareillages et d’éprouvettes, ce qui génère de nombreux coûts et un temps d’exécution important. Une méthode de test à faible coût est proposée dans ce document pour la caractérisation des interfaces cuivre/encapsulant dans les différentes conditions évoquées. Cette méthode a été mise en pratique avec succès pour caractériser un matériau d’encapsulation classiquement utilisé dans l’industrie automobile. L’influence de la mixité des modes de rupture, de la température, de la vitesse de chargement ainsi que de l’humidité ont été étudiées. Les techniques habituelles en mécanique de la rupture de corrélation résultats expérimentaux-simulations ont été utilisées pour déterminer le taux de restitution d’énergie critique dans les différents cas. La ténacité de l’interface cuivre/matériau d’encapsulation s’est révélée suivre un comportement viscoélastique, incluant des propriétés propres de superposition temps-température. Les paramètres interfaciaux obtenus ont finalement été définis dans l’outil de simulation MEF Abaqus. Ce dernier a d’ailleurs été l’objet de nombreuses vérifications en ce qui concerne la simulation des problèmes de délaminage des matériaux viscoélastiques. Dans le cas de la fissuration entre deux matériaux hétérogènes, la description analytique des champs de contrainte et de déformation en pointe de fissure fait appel à une longueur de référence. Le choix de cette longueur de référence est abordé dans ce document. Cette dernière est déterminée expérimentalement pour les différentes températures testées
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Abisset, Emmanuelle. "Un mésomodèle d’endommagement des composites stratifiés pour le virtual testing : identification et validation." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2012. http://www.theses.fr/2012DENS0035/document.
Full textAbstract:
Afin de fiabiliser la démarche de conception par simulation numérique des structures en composites stratifiés, l’industrie a besoin de modèles matériau dédiés pertinents et de code de calcul robustes. L’objectif de ce travail est de répondre à une partie de ces besoins : valider un mésomodèle d’endommagement des stratifiés, celui développé au LMT Cachan, pour le virtual testing. Une démarche de validation est proposée, basée sur le suivi de l’évolution des mécanismes de dégradation dans le matériau jusqu’à la rupture de l’éprouvette. Elle est ensuite appliquée au modèle sur des essais de tractions sur plaques trouées et d’indentation statique, avec études des effets d’échelle. Le premier cas test montre la capacité du modèle à reproduire le changement de mode de rupture, d’une rupture dominée par la rupture des fibres à celle dominée par le délaminage, mais souligne aussi une certaine faiblesse pour la représentation des zones d’endommagement localisées (splits). Une étude complémentaire, axée sur les mécanismes de fissuration transverse, de délaminage et de leur couplage, permet de corriger en partie le modèle et d’améliorer la compréhension du rôle de ces mécanismes dans la rupture des structures. Pour l’étude de l’indentation, une campagne expérimentale complète est construite et réalisée en collaboration avec le laboratoire ACCIS de Bristol. Elle met en évidence des évolutions de l’endommagement différentes selon l’épaisseur de la plaque, principalement en terme de délaminage. Les premières simulations réalisées montrent une capacité relative du modèle à reproduire l’apparition des dégradations mais aussi des limites numériques du code éléments finis utilisés<br>In order to provide reliable numerical simulations for the design of composite structures, both accurate, physically based material models and high performance numerical codes are necessary. The aim of this thesis is to validate one of these models: the LMT damage mesomodel for laminated composites. A new validation process, based on the evolution of the degradation mechanisms in the material up to failure, is defined. This approach is then applied on two chosen test cases: open-hole tensile tests and static indentation tests, focusing on the scaling effects. The first test case highlights the model capabilities to mirror the failure mode change with ply thickness: from a fiber breaking dominated failure to a delamination dominated one. Nevertheless, it also underlines one of the model weaknesses: the bad representation of localised damage such as splits. A study of the transverse cracking, the delamination and their interaction allow to improve the capabilities of the model and to understand in depth the role of these mechanisms in the structure failure. Concerning the static indentation, a complete experimental campaign was built and performed in collaboration with the ACCIS laboratory in Bristol. It brings out different damage evolution depending on plate thickness that can be used to validate the model. The first simulations performed show that the model does not manage to mirror all the experimental observations, and underline numerical limitations of the finite elements code used
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Tran, Anh Tuan. "Etude du délaminage en mode II de composites unidirectionnels soumis à des sollicitations rapides : approche globale et approche locale." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00608858.
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L'un des avantages majeurs des stratifié composites à renforts de fibres longues est la capacité d'orienter les fibres de chaque pli afin d'optimiser ses propriétés mécaniques telles que la résistance et la rigidité, par rapport aux chargements imposés. Malgré d'excellentes propriétés dans le plan, les stratifiés présentent un problème propre aux matériaux réalisés par stratification: la rupture inter-laminaire. Ce mécanisme de rupture se caractérise par un décollement ou une décohésion entre les plis du stratifié. Il est couramment appelé le "délaminage". De plus, peu d'information existe dans la littérature concernant le délaminage en mode II pur. Par ailleurs, cette dernière est encore moins prolifique en ce qui concerne les sollicitations rapides. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier ce mode de délaminage lorsque ce type de matériau composite est soumis à des sollicitations rapides. L'essai de délaminage en mode II CLS (Cracked-Lap-Shear) a été appliqué à deux types standards de matériaux composites unidirectionnels en utilisant un système de guidage assurant un mode II quasi-pur. Les campagnes d'essais ont été réalisées à l'aide d'une machine de traction à grande vitesse. Une caméra rapide de type Photron a été utilisée pour filmer la fissuration jusqu'à des vitesses de propagation de l'ordre de 1000m/s. L'application de la technique de mesure de champ par Corrélation d'images a permis de mesurer les champs de déplacement locaux au voisinage de la tête de la fissure. Deux méthodes différentes de mesure sont étudiées et appliquées aux essais pour suivre la propagation de la fissure: la méthode de contraste et une méthode combinant la mesure par Corrélation d'image et la méthode des Eléments finis. Par ailleurs, deux approches: la première dite " locale " et la seconde dite " globale " ont été appliquées pour déterminer l'évolution du taux de restitution d'énergie en fonction de la vitesse de propagation de la fissure. Grâce aux résultats obtenus par ces deux approches, nous avons montré que la loi théorique proposées par YANG est capable de bien représenter l'évolution du taux de restitution d'énergie en fonction de la vitesse de propagation de la fissure lors du délaminage en mode II. La loi d'évolution de Yang a donc été validée.
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Bigand, Audrey. "Damage assessment on aircraft composite structure due to lightning constraints." Thesis, Toulouse, ISAE, 2020. http://www.theses.fr/2020ESAE0027.
Full textAbstract:
L’utilisation des matériaux composites dans l’industrie aéronautique s’étant largement étendue, ledimensionnement de ces structures et de leur protection vis-à-vis de la foudre est devenu un enjeu majeur. Ilest important de pouvoir développer des outils prédictifs permettant d’obtenir une conception de structurerépondant aux critères de certification avec des temps et coûts de conception maitrisés. L’interaction de lafoudre avec une structure composite est un phénomène multiphysique complexe, avec une difficulté ajoutéepar la présence d’une protection métallique en surface et d’une couche de peinture. Dans ce contexte, cetteétude a visé à développer la compréhension par rapport aux forces générées par la foudre et d’en évaluer sesconséquences quant à l’endommagement du composite. Dans cet objectif, le phénomène a d’abord étédécomposé pour en étudier ses différentes parties et définir l’impact des interactions. Dans un premier temps,l’arc libre a été comparé au pied d’arc en interaction avec différents substrats permettant de définir un modèlede vaporisation de la protection foudre. Dans un second temps, la surpression générée par l’explosion de laprotection en surface lors de la vaporisation a été évaluée pour définir des profils de pression spatio-temporels.Dans un troisième temps, une caractérisation mécanique de la peinture a été développée afin de quantifier soneffet de confinement sur l’explosion de surface. A chaque étape, une théorie a été développée et analysée viades modèles numériques et des essais. Enfin, ces trois différentes briques ont été rassemblées dans un modèlemécanique simulant l’impact foudre sur une structure composite afin d’en prédire l’endommagement. De plus,une loi utilisateur a été développée pour appliquer ce chargement complexe ainsi qu’une loid’endommagement. Ces modèles sont comparés aux résultats d’essai foudre en laboratoire afin d’endéterminer les limites de validité et leur capacité à prédire l'endommagement<br>As composite materials are now widely used in the aeronautical industry, the sizing of these structures andtheir protection against lightning has become a major issue. It is important to develop predictive tools to obtaina structure concept that meets certification requirements with a controlled time and cost during the designphase. The interaction of lightning with a composite structure is a complex multi-physics phenomenon, with afurther difficulty due to the presence of a metallic protection on the surface and a layer of paint. In this context,this study aimed to develop an understanding of the forces generated by lightning and to assess itsconsequences in terms of damage to the composite. To this end, the phenomenon was first broken down tostudy its different components and define the impact of their interactions. In a first step, the free arc wascompared to the arc root in interaction with different substrates to define a vaporisation model of the lightningprotection. In a second step, the overpressure generated by the explosion of the surface protection duringvaporisation was evaluated to define spatio-temporal pressure profiles. In a third step, a mechanicalcharacterization of the paint was developed in order to quantify its confinement effect on the surface explosion.At each stage, a theory was developed and analysed via numerical models and tests. Finally, these threedifferent bricks are brought together in a mechanical model simulating the lightning impact on a compositestructure in order to predict the damage. In addition, a user subroutine has been developed to apply thiscomplex loading as well as a damage law. These models are compared with lightning laboratory test results todetermine their validity limits and their ability to predict the damage
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El, Bouami Souhail. "Contribution à l'optimisation du perçage des multi-matériaux CFRP/Al2198 et CFRP/Ti6Al4V." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2017. http://www.theses.fr/2017AMIE0040.
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La fabrication de structures hybrides associant pièces métalliques et composites vise à combiner résistance aux sollicitations multiples des pièces de structure et poids global limité, notamment dans l'industrie aéronautique. Les différences importantes de comportement mécanique qui existent entre les deux types de matériaux doivent être prises en considération lors de la mise en place d'une opération de perçage d'une structure hybride. L'objectif de cette thèse est de développer, en se basant sur l'expérimentation, des outils et une stratégie de perçage associée, pour les structures hybrides CFRP/Al2198 et CFRP/Ti6Al4V. Une étude de l'impact de la morphologie de l'outil et de la stratégie d'usinage a révélé un lien entre la morphologie du foret utilisée et les conditions de coupe d'une part, et la qualité du trou percé et les efforts de coupe d'autre part. Les outils proposés dans un premier temps ont combiné différentes morphologies existantes (hélicoïdal à deux lèvres, pointes extrêmes et étagé). Dans un deuxième temps, un outil répondant aux exigences a été développé et associé à une nouvelle stratégie d'usinage comprenant trois phases (ébauche, ½ finition et finition). Enfin, le délaminage en sortie de trou restant une préoccupation majeure lors du perçage des composites carbone à matrice polymère, un modèle analytique permettant le calcul de la force critique avant délaminage a été proposé. Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre d'un projet Industrilab financé par la Région Hauts de France et piloté par STELIA-AEROSPACE<br>The manufacturing of hybrid structures composite and metal parts aims to combine resistance to multiple stresses and to limit overall weight, particularly in the aviation industry. The significant differences in mechanical behavior that exist between the two types of materials must be taken into account in drilling operations of a hybrid structure. The objective of this thesis is to develop, based on the experimentation, tools and an associated drilling strategy for the CFRP/Al2198 and CFRP/Ti6Al4V hybrid structures. A study of the impact of the morphology of the tool and the machining strategy revealed a link between the morphology of the drill used and the cutting conditions, on the one hand, and the quality of the hole drilled and the thrust force, on the other hand. The tools proposed, at the first step, combine different existing morphologies (twist, square and step drill). In a second step, a tool meeting the requirements was developed and associated with a new machining strategy comprising three phases (roughing, ½ finishing and finishing). Finally, delamination at the exit of the hole remains a major concern when drilling carbon composites, an analytical model allowing the calculation of the critical force before delamination has been proposed. This work is part of Industrilab project financed by the Hauts de France Region and led by STELIA
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Dupleix-couderc, Chloé. "Sur une stratégie multi-échelle d'analyse des grands délaminages en dynamique transitoire." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719090.
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Les matériaux composites sont largement utilisés dans les structures aéronautiques. Les travaux présentés ici visent à mettre en place une méthode de calcul permettant de prédire les délaminages dans ces structures stratifiées soumises à des chargements dynamiques tout en assurant des coûts de calculs compatibles dans un contexte industriel. Une méthode de décomposition de domaine en dynamique est d'abord utilisée, afin de coupler des modélisations et des pas de temps de calcul différents. Une modélisation fine est utilisée uniquement dans les zones en cours de dégradation. Une représentation macroscopique du stratifié par des éléments de coque 3D est développée et employée dans le reste de la structure. Les coûts de calcul sont ainsi réduits tout en assurant une bonne précision des résultats. Pour éviter un remaillage avec l'avancée du délaminage, une approche multi-échelle en temps et en espace est ensuite proposée. Un maillage global de coque 3D de l'ensemble de la structure est défini. Des maillages utilisant une représentation fine du matériau sont utilisés localement. Des pas de temps adaptés sont utilisés dans les deux types de maillage.
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Chabot, Armelle. "Analyse des efforts à l'interface entre les couches des matériaux composites à l'aide de modèles multi particulaires de matériaux multicouches (M4)." Marne-la-vallée, ENPC, 1997. http://www.theses.fr/1997ENPC9710.
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La thèse a pour but de concevoir un outil simple d'utilisation, pour l'ingénieur, capable d'analyser les champs de contraintes tridimensionnels responsables de délaminage au bord ou de fissuration transverse dans les matériaux multicouches. Dans la première partie du mémoire, nous construisons des modélisations multi particulaires (m4) à partir de champs de contraintes tridimensionnels approches écrits sous forme de polynômes de Legendre en z par couche. Les coefficients de ces polynômes sont des champs en (x, y) relies aux efforts généralises. Nous utilisons la formulation de Hellinger-Reissner pour en déduire les déplacements et les déformations généralisées associées. Par stationnarité de la fonctionnelle, nous donnons les équations d'équilibre, les conditions aux limites et le comportement écrit en souplesse. La richesse plus ou moins grande des champs de contraintes approches ainsi construit mène à 7n, 5n, 3n et (2n + 1) (n : nombre de couches) équations d'équilibre dans le plan. Dans la seconde partie de la thèse, nous testons quatre modèles sur le problème de la traction simple pour des stratifies non troues d'empilement quelconque et troues d'empilement (0\, 90\) s. Nous posons analytiquement les systèmes d'équations qui par combinaison se condensent en un système d'équations différentielles de degré 2 en y et dont la résolution se fait par le logiciel de calcul formel Mathématica. Sur le cas du stratifié (0\, 90\) s non troue, nous montrons que l'énergie due aux efforts manquants dans les modèles réduits ne disparaît pas complètement mais est transférée sur celles des efforts restants. Dans le cas du modèle multi particulaire m4-(2n + 1) m (m : pour membrane) le plus simple, pour assurer l'équilibre global de la plaque, nous proposons un concept, généralisable, d'effort linéique de type Dirac dont l'intensité est relie au maximum des cisaillements au bord. Nous pensons que l'intensité du Dirac peut servir de base à un critère sur le délaminage<br>The aim of the thesis is to design a tool for engineers simple to use which is able to analyze 3D stresses responsible for edge delamination or transverse crackings in multilayed materials. In the first part of the dissertation, we built Multiparticle Models (M4) from 3D approximate stresses written as Legendre's z polynomials layerwise. Polynomial coefficients are (x, y) fields which are connected to generalized stresses. We use Hellinger-Reissner's formulation to deduce displacements and associate generalized strains. Writing the formulation stationary, we give equilibrium equations, boundary conditions and constitutive laws. According to the different approximate stress fields, we have 7n, 5n, 3n and (2n+1) (n: layer number) plane equilibrium equations. In the second part of the thesis, we test four models concerning the problem of the boundary traction conditions on any angles laminates and (0°, 90°)s laminate with circular opening. We write analytically the systems of equations which condense on y second order of differential system of equations and whose resolution is performed by MATHEMATICA. On (0°, 90°)s laminate without hole, we show that miss stresses energy of reduced models do not disappear but is transferred on these still remaining stresses. On the simplest Multiparticle Model M4_(2n+1)M case, to ensure a global equilibrium of laminate, we propose a concept, which can be applied generally, of Dirac lineic stress whose intensity is connected with the maximum of edge shear stress. We think that it can be used as the essential information in order to define a criterion of delamination
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Cleymand, Franck. "Comportement mécanique des films minces sur substrats, sous contrainte de compression." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2324.
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