Identification de champs de propriétés mécaniques de structures composites à partir de mesures de champs de déplacement

par Laurent Crouzeix

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Francis Collombet et de Jean-Noël Périé.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .

mots clés

• Matériaux composites
• Mesures de champs
• Méthodes inverses
• Méthode de l'Ecart à l'équilibre
• Enroulement filamentaire
• Endommagement
• Composites
• Anisotropie
• Résistance des matériaux

Résumé

Ce travail traite de l'utilisation de mesures de champs cinématiques pour identifier des champs de propriétés mécaniques anisotropes au sein de structures composites. Des essais multi instrumentés sur tubes réalisés par enroulement filamentaire illustrent les limites d'une modélisation "matériau homogène". Une version par différences finies de la Méthode de l'Ecart à l'éQuilibre est proposée. Des essais de traction sur HexMC(r), supposé isotrope hétérogène, sont traités. Les cartes de contrastes de modules d'Young identifiées, associées au chargement, permettent de caractériser l'hétérogénéité initiale du matériau puis de suivre son endommagement. Un essai biaxial sur composite 2,5D C/C, supposé initialement homogène orthotrope et endommageable, est ensuite étudié. Les contrastes de modules de cisaillement obtenus à divers chargements, associées à une modélisation de l'endommagement anisotrope, mènent à l'identification d'une loi et de cartes d'endommagement.

Titre traduit

Identification of mechanical properties fields in composite structures from full field measurements

Résumé

This work deals with the use of full field kinematical measurements to identify fields of anisotropic mechanical properties within composite structures. Multi instrumented tests performed on filament winding pipes illustrate the limits of a homogeneous material modelling. A finite difference approach adapted from the Equilibrium Gap Method is proposed. Tensile tests on HexMC(r), assumed to be isotropic heterogeneous, are treated. Identified maps of Young moduli contrasts enable, with the loading, to characterize the material initial heterogeneity, and its damage. A biaxial test on 2,5D C/C composite, assumed to be initially homogeneous orthotropic and damageable, is then treated. Shear moduli contrasts at various loadings, associated with a modelling of the anisotropic damage, lead to damage law identification and damage maps.