Une nouvelle methode d'optimisation des structures composites a fibres longues

• Auteur / Autrice : GHISLAINE TERREL MALHERBE
• Direction : Georges Duvaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le comportement mecanique d'une structure composite a fibres peut etre module en jouant sur la proportion, et l'orientation des fibres. La methode traditionnelle de conception considere ces proprietes constantes sur chaque pli. De nouvelles techniques de fabrication de pieces composites, rendent possible la realisation de structures a fibres curvilignes et a densite de fibres variables. Une nouvelle methode d'optimisation des orientations et taux de fibres dans une structure est developpee dans ce travail. Le critere minimise est defini comme la souplesse de la structure chargee, associee a un facteur prenant en compte le cout (prix et poids). La methode d'optimisation s'appuie sur les formulations variationnelles et les theoremes de l'energie potentielle. Un algorithme de minimisation convergent est obtenu dans le cadre de l'elasticite lineaire tridimensionnelle d'une part, des coques minces d'autre part. Il repose sur des minimisations locales par rapport aux parametres de conception, ce qui permet d'assurer une convergence tres rapide. La repartition optimale des fibres trouvee entraine une meilleure repartition des contraintes dans la structure, en particulier dans les regions critiques. Dans un premier temps, la methode est developpee dans le cadre de l'elasticite tridimensionnelle avec les formulations variationnelles classiques. Elle est implementee dans le code elements finis modulef sous les hypotheses de contraintes planes, en elasticite bidimensionnelle. Puis, la methode est etendue aux coques minces. Leur geometrie particuliere permet d'obtenir un modele bidimensionnel formule sur la surface moyenne de la coque. Des developpements specifiques sont realises pour les coques orthotropes, pour etablir les formulations variationnelles, les equations constitutives et des theoremes sur l'energie potentielle. Un nouvel algorithme convergent de minimisation adapte aux coques est construit et implemente dans le code de calcul.