Contribution à la modélisation du comportement en crash des structures stratifiées métal composite : développement d'un élément de coque multicouches multi-matériaux : application à des essais dynamiques

Contribution to the crash behavior modelling of multilayered metal : composite structures: development of a multilayered and multi-materials shell element : application to dynamic tests

• Auteur / Autrice : Claire Gauthier
• Direction : Yves Ravalard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés libres

Choc mécanique

Matériau composite

Simulation numérique

Méthode élément fini

Ecrasement

Mechanical shock

Composite material

Numerical simulation

Finite element method

Crush

Résumé

L'objet de cette recherche est de créer de nouveaux outils pour simuler le comportement des structures stratifiées multi-matériaux en dynamique rapide dans un code éléments finis en formulation explicite. Nous résumons d'abord l'approche faite dans la littérature du comportement en crash des structures en fonction des matériaux utilisés. Après avoir montré l'intérêt dans ce domaine des stratifiés multi matériaux, nous avons recensé les divers modèles de comportement existants. Nous aboutissons alors au choix de développer un élément de coque stratifiée à quatre nœuds et un point d'intégration, proposant trois types de pli: un pli métallique classique (comportement elasto-plastique avec ou sans endommagement), un pli composite bi-phase (séparation des participations de la matrice et des fibres, avec endommagement des deux phases), un pli composite homogène (modélisation globale du matériau à l'aide de paramètres d'endommagement). Nous validons ensuite le nouvel élément à l'aide de quelques tests simples, puis sur deux séries d'essais expérimentaux: des plaques stratifiées en flexion trois points dynamique, et des tubes en acier renforcés de couches composites soumis à un écrasement dynamique axial. La confrontation des résultats a permis de conclure à une bonne corrélation et à la validation des développements réalisés. De nombreuses perspectives sont apparues à l'issue de ces travaux.