Développement des modèles multi-échelles de matériaux composites tissées et simulation de leurs mise en forme

par Libang Hu

Projet de thèse en Mécanique des solides

Sous la direction de Zhi-Qiang Feng.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux, géosciences , en partenariat avec LMEE - Laboratoire de mécanique et d'énergétique d'Evry (laboratoire) et de Université d'Évry-Val-d'Essonne (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Dans le travail de cette thèse, nous considérerons les caractéristiques structurelles du multicomposant et multi-échelles des composites tissées et établirons les modèles microstructure de faisceaux de fibres à l'intérieur et à l'intervalle. Nous appliquons la méthode des éléments finis et la méthode de Monte Carlo pour simuler la génération de fissure, les interfaces du contact avec frottement et leurs effets sur les propriétés de matériaux pour approfondir la compréhension de mécanisme d'endommagement. Dans des raisons d'efficacité, une stratégie numérique sera développée pour détecter automatiquement les interfaces de contact entre les faisceaux de fibres. Selon les caractéristiques structurelles de composites tissées, nous établirons un modèle de microstructure multi-échelle : de l'échelle de filament à l'échelle de faisceaux de fibres à l'aide de l'image 3D de la structure de composites tissées. Le modèle mathématique couplé décrivant précisément la porosité et l'hétérogénéité des matériaux sera traité par la méthode des éléments finis. Toutes ces méthodes et modèles seront mis en œuvre dans un programme explicite interne pour simuler le processus de la mise en forme de composites tissées sous chargements de contact.

  • Titre traduit

    Development of multiscale models of braided composites and modeling of its forming process


  • Résumé

    In this thesis's work, we will consider the multicomponent and multiscale structural characteristics of braided composites and establish the microstructure models of interior fiber bundles and interval of fiber bundles. We apply the finite element method and Monte Carlo method to simulate the crack generation, the frictional contact interfaces and their effects on the properties of materials to deepen the understanding of damage mechanism. For the purpose of efficiency, a computational strategy will be developed to detect automatically the contact interfaces between fiber bundles. According to the structural characteristics of braided composites, we will establish a multiscale microstructure model from fiber filament scale to fiber bundle scale based on 3D imaging structure of real braided materials. The coupling mathematical model describing accurately the heterogeneous porous medium will be solved by the finite element method. All of these methods and models will be implemented into an in-house explicit program to simulate the forming process of braided composites under contact loadings.