Comportement probabiliste des structures composites en présence de gradients de sollicitation

par Yann Bruner

Thèse de doctorat en Physique. Science des matériaux. Rhéologie

Sous la direction de Dominique Jeulin et de Jacques Renard.

Soutenue en 0200

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Nous proposons un modèle pour prédire l'endommagement dans une structure considérant des défauts microscopiques. Dans ce travail, il est appliqué aux composites stratifiés en fibre de carbone et de résine époxy (T300/914). La population de défauts est déterminée expérimentalement à l'échelle du pli qui est l'unité de base du stratifié. Dans ce modèle, chaque défaut entraînant la création d'une fissure dans un élément de volume est contenu dans un volume appelé Volume Elémentaire Statistique (VES). La nature probabiliste du défaut est décrite par une variable aléatoire "sigma"[VES]eR, qui est sa résistance à la rupture, de probabilité de rupture Pr=f("sigma"[VES]eR). La taille du VES et la probabilité de rupture sont des propriétés intrinsèques du matériau déduites expérimentalement grâce à des tests de multifissuration. Le modèle est implanté dans un calcul numérique. Nous superposons au maillage d'éléments finis un maillage statistique composé de VES associé chacun à une probabilité de rupture. Le critère de rupture et la chute de rigidité sont appliqués au VES. Le modèle d'endommagement montre que c'est une bonne méthode de prédiction de la fissuration transverse pour n'importe quel pli désorienté du stratifié. La souplesse de ce modèle tient au critère multiaxial que nous définissons pendant les tests de multifissuration. L'approche statistique-reproduit l'apparition non périodique de la fissuration aussi bien pour des éprouvettes présentant ou non un gradient de contraintes. La possibilité d'effectuer des dizaines de réalisations en simulation numérique, met en évidence, en effectuant la moyenne des résuItats, I'influence de forts gradients sur l'endommagement, invisible sur quelques éprouvettes expérimentales. Le calcul pour différentes réalisations conduit aussi à une dispersion des résultats inaccessible à un modèle déterministe. Ainsi, il est possible de comprendre l'origine des variations des résultats expérimentaux de la loi de comportement pour chaque stratifié.

  • Titre traduit

    Probabilistic behaviour of composite materials subjected to non-uniform stress fields


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Informations

  • Détails : 1 vol. (196 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 99 réf.

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