Contribution à l’étude du comportement dynamique et au choc des matériaux et des structures composites

par Doan Cong

Thèse de doctorat en Génie des matériaux - Matériaux macromoléculaires et composites

Sous la direction de Patrice Hamelin.

Soutenue en 1989

à Lyon, INSA , en partenariat avec LBS – Laboratoire des Bétons et Structures (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)
• Équations différentielles fractionnaires
• Substances viscoélastiques

Résumé

Cette étude porte sur le problème du comportement dynamique et au choc des matériaux et des plaques composites douées de viscoélasticité. Le premier chapitre est consacré à l'étude du comportement viscoélastique des matrices polymériques. Nous avons développé deux modèles rhéologiques utilisant le calcul fractionnaires pour décrire le comportement viscoélastique d'une matrice époxyde. La deuxième partie présente la modélisation du comportement viscoélastique des matériaux composites doués d'anisotropie. Nous utilisons des méthodes d'homogénéisation du comportement élastique en appliquant le principe de correspondance Visoélastique-Elastique. Le troisième chapitre porte sur le problème des vibrations forcées des plaques composites douées de viscoélasticité. L'équation de mouvement des plaques multicouches est abordée suivant la méthode de Lagrange. Le mécanisme de l'amortissement est étudié par l'application du principe de correspondance viscoélastique-élastique. La dernière partie de thèse concerne l'analyse expérimentale du comportement au choc à faible vitesse (inférieure à 10 m/s) et avec un faible niveau d'énergie d'un stratifié composite tissu verre/époxyde. Nous avons élaboré une machine d'essais et une procédure expérimentale de caractérisation. Au plan théorique, nous utilisons l'analyse modale et la méthode itérative pour prévoir le comportement au choc de la plaque et établissons les corrélations entre comportement dynamique et comportement au choc de la plaque.

Titre traduit

= Contribution to investigation of dynamic and impact behaviours of composite materials and structures

Résumé

The problems of dynamic and impact behaviour of viscoelastic composite materials and laminates are investigated in this work. The first chapter of this thesis deals with viscoelastic behaviour of polymeric matrix. The mathematical preliminaries of theory of linear aeroelasticity, especially about the applications of fractional calculus are shown. [. . . ]. The second part of the work is devoted to modelling the viscoelastic behaviour of composite materials. [. . . ]. In the third chapter of the thesis, the equation of motion for laminated plates have been derived using the Lagrange method. The damping is studied by using the viscoelastic correspondence principle. [. . . ]. The last part of the thesis deals with the problem impact response of laminate plates. An experimental analysis of impact test applied to composite laminate using polymer matrix and glass fibres is presented. [. . . ]. In conclusion, it should be noted that the models of fractional calculus are adequate to describe the thermo viscoelastic behaviour of epoxide matrix. The proposed methods of modelling the thermo-viscoelastic behaviour of composite materials are convenient only under the matrix transition temperature. The measurement of dynamic characters of composite materials is satisfactory from the described and phenomenological point of view. The analytic method presented in this paper provides means of computing the dynamic characterisation of composite plates (mode shape natural frequencies), as well as their response to impact. The latter is strongly dependent on the former