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Thèse soutenue

Modelisation et simulation des contraintes internes dans les structures tubulaires composites epaisses

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Auteur / Autrice : Frédéric Jacquemin
Direction : Alain Vautrin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et techniques
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

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Cette these s'inscrit dans le contexte de l'etude de la durabilite des materiaux composites. L'objectif de ce travail est de proposer des solutions analytiques de reference, basees sur des hypotheses maitrisees, au probleme des contraintes internes d'origine hygrothermique, dans les cylindres composites epais a matrice polymere. Des solutions analytiques sont developpees pour l'estimation des contraintes internes dans les cylindres stratifies epais, composes de plis orthotropes, soumis a des regimes hygrothermiques transitoires. Ces solutions constituent un outil d'aide a la conception et permettent de mesurer les effets d'epaisseur, de stratification et des regimes transitoires sur les contraintes internes. Tout d'abord, les contraintes internes thermoelastiques dans les tubes composites epais, soumis a des champs thermiques transitoires non-uniformes, sont explicitees a l'aide d'une methode analytique reposant sur l'ecriture des equations classiques de la mecanique tridimensionnelle des solides. L'utilisation d'un critere de resistance permet de souligner, pour certaines configurations presentees, des niveaux de contraintes proches de la resistance des plis, notamment dans le sens transverse aux fibres. Ensuite, le cas d'un tube stratifie soumis a des conditions hygrothermiques cycliques est traite. L'existence de deux regimes de concentration en humidite est soulignee : un regime transitoire puis permanent a l'interieur du cylindre et un regime fluctuant puis periodique proche des surfaces externes. L'influence des deux regimes de concentration en humidite, et de la temperature sur les contraintes hygrothermoelastiques est clairement presentee. Il est mis en evidence que les gradients de concentration fluctuante peuvent