Modélisation mécanique et numérique du comportement des tissus de fibres. Simulation du comportement mésoscopique de la maille élémentaire

par Somchai Hanklar

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Philippe Boisse.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

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Résumé

Lors de la fabrication de pièces en composite à l'aide du procédé R. T. M. (resin tranfer moulding), il faut mettre en forme le renfort tisse avant injection de la résine. Il est donc nécessaire de connaitre le comportement du tissu pour savoir s'il est possible d'obtenir les formes non développables souhaitées (le comportement du tissu sec est très différent de celui avec résine). Notre approche consiste à se placer à l'échelle de la maille. Celle-ci est modélisée par éléments finis en 3D. Les mèches sont considérées comme des milieux continus. Il s'agit alors de trouver les caractéristiques mécaniques qui approchent le mieux le comportement de type fil (pas de rigidité en flexion, compression et cisaillement). Plusieurs tests ont montré que certains coefficients mécaniques devaient être petits ou nuls. Cela peut conduire a des modes a énergie nulle qui sont éliminés par une technique utilisée pour les éléments à intégration réduite. Plusieurs non-linéarités sont prises en compte : grandes transformations, contact, comportement hypo élastique. Ce modèle est identifie grâce à des essais de traction uni axiale sur mèches et des essais de traction bi axiale sur tissus. Ce modèle a été applique a différents motifs de tissus (taffetas, serge, 2,5d) constitues de fibres de verre ou de carbone. Les résultats obtenus présentent une bonne concordance avec les essais bi axiaux (pour différents rapports de traction). Ils ont mis en évidence le caractère bi axial du tissu qui provoque son comportement non-linéaire. Ceci est dû au fait que l'ondulation des mèches change et que ces mêmes mèches s'écrasent. L'influence de différents paramètres géométriques (embuvage, épaisseur des mèches, type de tissu) et mécaniques (matériau) a été étudié. Cela permet d'obtenir le comportement d'un tissu quelconque avant même de l'avoir fabriqué, d'où un gain de temps et de cout de fabrication.

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