Méthodes mixtes numériques et expérimentales pour la caractérisation en rigidité et la fissuration de membranes composites orthotropes

par Catherine Chatain Szostkiewicz

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Rose-Marie Courtade et de Patrice Hamelin.

Soutenue en 1998

à Lyon 1 .

Le président du jury était Patrice Hamelin.

Le jury était composé de Rose-Marie Courtade.


  • Résumé

    L'etude du comportement pathologique des membranes composites orthotropes mises en uvre en architecture tensible met en evidence des singularites de comportement induites par les effets d'anisotropie propres aux renforts multidirectionnels textiles et des mecanismes de rupture localises dans des zones a forte concentration de contraintes se traduisant par des amorcages et des propagations de fissures. Dans une premiere partie, nous avons developpe une methode mixte numerique et experimentale d'identification de la matrice de rigidite de membrane d'un materiau orthotrope. Le champ de deformations, en partie centrale de l'eprouvette cruciforme, est mesure par un dispositif optique adapte aux grands deplacements. Le champ de contraintes correspondant est evalue avec un code de calcul aux elements finis (ansys). La matrice de rigidite est ensuite determinee par un calcul inverse combinant les resultats issus d'essais de traction bi-axiale, controles en force ou en deplacement, avec differents rapports de chargement. Les resultats obtenus sont confrontes a ceux deduits de calculs previsionnels (modeles multicouches et unidirectionnel a ondulations). Dans une seconde partie, nous avons observe et analyse les mecanismes de ruine d'une eprouvette entaillee, notamment par l'evaluation de l'influence de la longueur et de l'orientation initiales de la fissure sur sa propagation (mode i). L'application de la mecanique lineaire elastique de la rupture et de ses extensions ont permis la determination de valeurs caracteristiques de la propagation de fissures (tenacite k i c). Parallelement, nous etudions deux solutions numeriques au probleme de fissuration pose : la premiere comprenant un macro-element fissurant et la seconde, plus classique, un raffinement du maillage en fond d'entaille. En conclusion, nous sommes en mesure de proposer des lois de comportement et des criteres de rupture plus realistes pour effectuer le dimensionnement des structures tensibles.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (192 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 185-192

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  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
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