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Thèse soutenue

Formulation et développement d'un élément fini de coque sandwich à cœur viscoélastique : application à un pare-brise de voiture en verre feuilleté

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Auteur / Autrice : Kaïss Bouayed
Direction : Mohamed Ali Hamdi, Mohamed Rachik
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique avancée
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Compiègne

Résumé

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Nous présentons dans le cadre de cette thèse CIFRE, menée au sein de la société ESIGroup Compiègne, un nouvel élément fini quadratique (Q8) de coque pour modéliser le comportement dynamique de structures sandwich verre-polymère-verre (VPV) ou métal polymère-métal (MPM). Le nouvel élément fini développé utilise une approximation (LW – Layer-Wise) du champ de déplacement qui ne fait intervenir que les déplacements aux faces extérieures et aux interfaces internes. Pour éviter un maillage volumique, seule la surface moyenne de référence est maillée avec des éléments quadratiques à 8 noeuds (Q8), ce qui facilite grandement la tâche de maillage. Les essais numériques effectués dans le cadre de la thèse ont montré que l'interpolation quadratique, par rapport aux coordonnées locales de la surface moyenne de référence permettait d'éliminer naturellement le phénomène de blocage numérique qui apparait dans le cas d'éléments finis triangulaire ou quadrangulaire linéaires. Une méthode modale simplifiée prenant en compte la variation en fonction de la fréquence du module du coeur en polymère viscoélastique a été également proposée pour calculer de façon très efficace et rapide la réponse en fréquence des structures sandwich. Les résultats de l'élément fini quadratique (Q8) ont été validés dans une première étape numériquement par comparaison aux résultats obtenus par des codes commerciaux (Nastran et Rayon-VTM). Les fréquences propres relatives aux deux cas simples de structures sandwich considérés en début de thèse (plaque et coque cylindrique) ont été calculées en considérant une interpolation linéaire puis quadratique du déplacement suivant l'épaisseur de chaque couche. La deuxième étape de la thèse consistait à mener une étude du comportement dynamique de deux types de pare-brise de voiture en verre feuilleté, standard et acoustique, en vue d'une validation numérique des résultats obtenus en utilisant le nouvel élément fini et la méthode modale simplifiée. Des études de sensibilités ont été ensuite menées en faisant varier plusieurs paramètres comme le module moyen, la température et la taille de la base modale pour étudier l'effet de la troncature modale. La dernière étape de la thèse consistait à confronter les résultats numériques aux résultats expérimentaux obtenus par vibrométrie laser, réalisés au sein du laboratoire ROBERVAL de l'UTC, et par l'outil de post-traitement PULSE Reflex Modal Analysis.