Rupture de structures composites stratifiées sous chargements statique et de fatigue

par Stéphanie Miot

Thèse de doctorat en Mécanique et acoustique. Mécanique des solides

Sous la direction de Christian Hochard.


  • Résumé

    L’utilisation des matériaux composites est en plein essor depuis quelques années, notamment dans le secteur aéronautique. C’est dans le cadre d’un partenariat avec Eurocopter que s’inscrivent ces travaux de thèse visant à analyser expérimentalement et à modéliser le comportement jusqu’à rupture de structures composites stratifiées sous chargements statique et de fatigue. Pour décrire le comportement mécanique des matériaux composites, plusieurs mécanismes de dégradation sont à considérer. Un modèle, basé sur la Mécanique de l’Endommagement, a récemment été développé au LMA. Il traduit les effets des endommagements transverse et de cisaillement, se caractérisant par la formation de petites fissures évoluant le long des fibres. Ce modèle a été intégré dans le code de calcul Abaqus/Standard afin d’étudier le comportement de structures stratifiées soumises à un chargement statique ou de fatigue. Les comparaisons essais / simulation ayant mis en évidence le fait que les critères de rupture classiques ne fonctionnent pas si le champ de déformation n’est pas homogène, une approche non locale a été développé. Basée sur un Volume Caractéristique de Rupture, elle permet de prendre en compte l’effet des concentrations de contraintes pour décrire la rupture de structures stratifiées. Une confrontation expérimentale a permis de valider le modèle de comportement associé à l’approche non locale pour divers matériaux, stratifiés et géométries pour des cas de chargements statiques. L’application aux cas de chargements de fatigue est encore à l’étude. Toutefois, les premières comparaisons entre les résultats de simulations et les essais sont encourageants.

  • Titre traduit

    Failure of laminated composite structures under static or fatigue loading conditions


  • Résumé

    Recent developments in the aeronautics industry have accelerated interest in the use of composites as primary structural materials. This project is based on a collaboration with Eurocopter. The objectives are to experimentally analyse and model the behaviour until failure of laminated composite structures under static and fatigue loadings. To describe the mechanical behaviour of composite materials, several damage mechanisms have to be considered. A model, based on the Continuum Damage Mechanics and recently developed at the LMA, takes into account the effects of transverse and shear damages characterized by the creation of small cracks which run along the fibres. This model was integrated into Abaqus/Standard in order to study the behaviour of laminated structures under static and fatigue loadings. The comparisons between experimental data and numerical simulations have proved that conventional failure criteria do not work if the strain field is inhomogeneous. A non local approach, based on the definition of a Fracture Characteristic Volume, has been developed. This method takes into account the effects of stress concentrations on the failure of laminated structures. Comparisons with experimental data allows to valid thebehaviour model associated to the non local approach for various materials, laminates and geometries in the case of static loading conditions. The application in the case of fatigue loading is in progress and first results are promising.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (115 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. p.105-110

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. St Charles). Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de sciences lettres et sciences humaines.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCT 907
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