Etude expérimentale et numérique de l’influence de multi-impacts sur la tenue destructures composites

Experimental and numerical study on composites laminates subjected to multi-impacts

• Auteur / Autrice : Adadé Seyth Ezéckiel Amouzou
• Direction : Shahram Aivazzadeh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance le 11/10/2019
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : : Université de Bourgogne (1970-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l'Environnement (DRIVE) (Nevers)
• Jury : Président / Présidente : Xiao-Lu Gong
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Sicot, Ameur Chettah
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Bouvet, Napo Bonfoh

Mots clés

Mots clés contrôlés

Impact

Automobiles -- Résistance aux collisions

Composites

Mots clés libres

Expérimental

Numerique

Multi-Impact

Composite

Experimental

Numerical

Multi-Impact

Composite

Résumé

Les matériaux composites carbone/époxy sont largement utilisés dans le domaine aéronautique et le transport terrestre. Ces matériaux sont souvent soumis à des conditions d’utilisation de plus en plus sévères. Ils doivent notamment résister à des impacts multiples résultant par exemple de la pluie de grêle, d’impact d’objets tels que des gravillons, du ballast, voire d’oiseaux.Afin d’offrir aux concepteurs de structures composites des éléments de dimensionnement pertinents en regard de l’impact, ce travail s’intéresse dans un premier temps à l’étude expérimentale de la tolérance aux multi-impacts de différentes stratifications (QIQH45, QIQH60, AERO) à différentes énergies d’impacts (10J, 15J, 20J). Deux paramètres de dimensionnement D et d ont été introduits à partir des courbes force-déplacement. L’étude de ces deux paramètres a notamment permis de définir une hiérarchie parmi les stratifications étudiées en regard du niveau de l’endommagement.L’évaluation des surfaces délaminées par contrôle ultrasonore (C-Scan) a montré que le paramètre D est particulièrement représentatif de l’endommagement d’impact et ce quel que soit le nombre d’impact imposé au matériau.Une analyse incrémentale du contrôle ultrasonore a permis de mettre en évidence la morphologie de l’endommagement dans la profondeur du matériau en mettant en évidence l’importance de la stratification.Dans un deuxième temps, une approche numérique par élément fini a été réalisée. Cette étude a permis de développer un modèle numérique de multi-impacts en utilisant le logiciel LS-Dyna. Cette simulation numérique simule avec succès l’évolution de l’endommagement au fils des impacts. Les résultats de la simulation présentent une bonne corrélation avec ceux déterminés expérimentalement.

Composite carbon/epoxy materials are widely used in the industrial field as aeronautics and as land transport. These materials are often subjected to increasingly stringent conditions of use. They must withstand multiple impacts, the impact of objects such as hailstones, ballast, or even birds.In order to offer designers of composite structures relevant designing elements, we are interested in the first experimental time of the multi-impact tolerance of different stratifications (QIQH45, QIQH60, AERO) of different energies (10J, 15J, 20J). The study of these two parameters made it possible to define a hierarchy among the stratifications studied with the level of damage.The evaluation of the delaminated surfaces by ultrasonic method (C-Scan) showed that parameter D is particularly representative of the damage of impact and this whatever the number of impact imposed on the material.An incremental analysis of the ultrasonic control made it possible to highlight the morphology of the damage in the depth of the material by highlighting the importance of the stratification.In second step numerical approach by finite element was realized. This study has developed a numerical model of multi-impacts using LS-Dyna software. This numerical simulation successfully simulates the evolution of the damage during multi-impacts. The results of the simulation show a good correlation with those determined experimentally.