Réponse à un impact localisé d'une structure coque composite multicouche rotationnelle : études théoriques et mise au point de méthodes numériques

par Thierry Kerber

Thèse de doctorat en Modélisation mécanique des structures

Sous la direction de Philippe Destuynder.

Soutenue en 1995

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris .

mots clés

• Matériau stratifié
• Symétrie axiale
• Mode localisé
• Matériau composite
• Choc mécanique
• Méthode numérique
• Vibration
• 4630m
• Pac
• Layered materials
• Axial symmetry
• Localized modes
• Composite materials
• Mechanical shock
• Numerical method
• Vibration
• Vibrations
• Coques (ingénierie)
• Composites

Résumé

Résoudre des problèmes d'impacts localises sur des coques composites multicouches reste à l'heure actuelle un véritable défi. Les couts informatiques, en stockages et en calculs, s'avèrent en effet gigantesques des qu'on s'intéresse à des cas industriels. De plus, les problèmes de fiabilité des résultats se posent de façon cruciale. Parmi ces difficultés, dominent la modélisation des coques et la résolution des problèmes d'impacts, incluant les choix délicats des discrétisations spatio-temporelles. Lorsque les structures étudiées présentent des symétries, en particulier axiales, de nouvelles opportunités se créent. Elles consistent à développer des procédures spécifiques pour tirer parti des propriétés du solide, afin de réduire les couts de traitement informatique. Ces procédés, reposant typiquement sur des développements en séries de Fourier ou des décompositions par la théorie des groupes, posent cependant de nouveaux problèmes, tant théoriques que pratiques, et les performances publiées jusqu'à présent semblent rester assez modestes. Les particularités de comportement liées aux symétries, les risques de sensibilité extrême aux imperfections, avec les phénomènes de localisation de mode et de revirement de fréquences, mettent également à jour des difficultés théoriques encore non surmontées. Traiter des impacts localises sur des structures coques composites multicouches rotationnelles (c'est à dire admettant des symétries axiales) renferme donc plusieurs sujets indépendants bien qu'interagissant. C'est pourquoi on a partagé l'étude en trois grands thèmes fondamentaux : la résolution numérique d'impacts localisés, la modélisation des coques, en particulier composites multicouches, et l'exploitation théorique et numérique des symétries axiales incluant l'influence d'imperfections. Afin de mettre en évidence leurs interconnexions, on a ensuite combiné les connaissances, acquises indépendamment et validées numériquement, en résolvant un problème industriel représentatif

Titre traduit

Response to a localized impact loading of a composite multilayered rotational shell structure: theoretical studies and elaboration of numerical methods

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