Stratégie multiéchelle pour l'analyse du couplage flambage-délaminage de composites stratifiés

par Karin Saavedra Redlich

Thèse de doctorat en Mécanique, génie mécanique, génie civil

Sous la direction de Olivier Allix.

Soutenue le 02-02-2012

à Cachan, Ecole normale supérieure , dans le cadre de École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne) , en partenariat avec Laboratoire de Mécanique et Technologie (laboratoire) .

Le jury était composé de Jean-Louis Chaboche, Stéphane Guinard, Pierre Beckers, Pierre Gosselet.

Les rapporteurs étaient Julien Yvonnet, Alberto Corigliano.


  • Résumé

    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.

  • Titre traduit

    Multiscale strategy for the simulation of combined delamination and buckling in composite laminates


  • Résumé

    The presented work, within the framework of the European research project MAAXIMUS (More Affordable Aircraft through eXtended, Integrated and Mature nUmerical Sizing), is dedicated to the numerical prediction of combined buckling and delamination problems in composite laminates. This interaction involves non-linear phenomena of different natures (e.g. local and global buckling of plies, initiation and growth of delamination, contact between delaminated surfaces) resulting in important stiffness loss and instabilities, on very slender geometries due to the scale difference between delaminated areas and the thickness of the plies. Therefore, their prediction leads to very large and highly nonlinear numerical problems that can only be solved using parallel computing techniques.In this context, the Latin (Large Time Increment) multiscale strategy, which is based on a mixed domain decomposition, has many advantages already highlighted in previous works in the case of delamination and contact assuming small perturbations. The aim of this thesis is to include geometric nonlinearities into this existing multiscale framework.A major work has been devoted to overcome the difficulties associated with slender structures. A study of the parameters of the method in the case of bending, buckling, contact between large surfaces and delamination, was performed to optimize the convergence rate, reduce the computation time and ensure the scalability of the strategy.


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