Caractérisation et Modélisation du comportement micromécanique des matériaux composites SMC sous chargement thermomécanique de type quasi-statique et fatigue.

Characterization and modeling of micro-mechanical behavior of SMC composites under thermomechanical loading,quasi-static and fatigue type.

• Auteur / Autrice : Mohamed Amine Laribi
• Direction : Abbas Tcharkhtchi, Hachmi Ben Daly, Joseph Fitoussi, Sahbi Tamboura
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux
• Date : Soutenance le 13/12/2018
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM en cotutelle avec Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sousse (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) - Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [Paris] / PIMM
• Jury : Président / Présidente : Eveline Herve-Luanco
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abbas Tcharkhtchi, Hachmi Ben Daly, Joseph Fitoussi, Sahbi Tamboura, Zouhaier Jendli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Rozycki, Maher Dammak

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites

Propriétés mécaniques

Mots clés libres

Comportement mécanique

Composite SMC

Fatigue

Endommagement

Modélisation multi-Échelles

Mechanical behavior

SMC composite

Fatigue

Damage

Multiscale model

Résumé

L’utilisation des matières composites est fortement conditionnée par la capacité du constructeur ou du sous-traitant à dimensionner les structures automobiles sous divers types de chargements complexes tel que la fatigue. Le présent travail de thèse a pour objectif de développer un outil de modélisation par transition d’échelles couplée à une approche phénoménologique afin d’apporter une réponse à un besoin de maîtrise du dimensionnement de pièce de structure en composite SMC (polyester chargé en fibres de verre) soumis à des sollicitations de type fatigue sous différents niveaux de température 23°C, 80°C et -30°C. Pour ce faire, le travail a été mené selon deux axes principaux. En premier lieu, une investigation expérimentale sous chargement monotone et fatigue. Les résultats de l’analyse expérimentale de l’endommagement du matériau a permis d’accéder aux données nécessaires à la construction d’un modèle micromécanique constituant la base des approches prédictives de la durée de vie des SMC sous chargements cycliques constituant la seconde phase de travail. Ainsi, deux approches de modélisations hybrides phénoménologiques/micromécaniques ont été proposées. Elles sont toutes les deux basées sur une modélisation micromécanique qui permet de traduire le comportement mécanique du matériau d’étude sous chargement monotone avec prise en compte de la microstructure et de l’endommagement. Ces deux approches prédictives ne nécessitent qu’un nombre limité d’essais et d’investigations expérimentales mais restent bien fiables et pertinentes dans leurs capacités de prédire la durée de vie d’un matériau composite SMC sous chargement en fatigue. L’approche est validée dans le cas de chargements thermomécaniques séquentiels à température ou amplitude variable.

The composite materials are strongly conditioned by the ability of the company to design the automotive structures under various complexes loadings such as fatigue. The aim of this thesis is to develop a multi-scale modeling coupled to a phenomenological approach in order to provide a response to the dimensioning need of structural parts subjected to cyclic loading at different temperatures of 23°C, 80°C and -30°C. By this way, the work was conducted along two main lines; firstly, an experimental investigation under monotonic and fatigue loadings. The results of this experimental study provide the necessary data for the construction of a micromechanical model which constitute the basis of the second part of this work; the predictive approaches of the fatigue lifetime for SMC composite. Thus, two hybrid, phenomenological/micromechanical, modeling approaches have been proposed. Both are based on a micromechanical modeling that allows describing the mechanical behavior of our material under monotonic loading, taking into account the microstructure and the damage phenomenon. These two predictive models require only a limited number of experimental tests and investigations but remain very reliable in their capacity to predict the lifetime of an SMC composite material under fatigue loading. The approach is validated in the case of thermomechanical sequential loadings at variable temperatures or amplitudes.