Simulation de la rupture des composites stratifiés dans le cadre de modèlede plaques multicouches

par Paul Bouteiller

Projet de thèse en Mécanique

Sous la direction de Karam Sab.

Thèses en préparation à Marne-la-vallée, ENPC , dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec NAVIER (laboratoire) et de Matériaux et structures architecturés (equipe de recherche) depuis le 02-01-2019 .


  • Résumé

    La rupture des structures composites stratifiées est un phénomène complexe. Elle est précédée par plusieurs mécanismes de dégradation mécanique du matériau qui dépendent des nombreux paramètres de conception (drapage, séquence d'empilement, diamètre de fixation, géométrie, …). Bien que développée depuis une vingtaine d'années, la modélisation et la simulation de ces mécanismes reste une problématique majeure : la validation de ces modélisations n'a été effectuée que sur un domaine restreint d'utilisation et leur complexité limite aujourd'hui leur diffusion dans le monde de l'ingénierie. Cette thèse a pour objectifs de :  modéliser les mécanismes de dégradation mécanique des matériaux composites pour simuler leur initiation et leur propagation sous sollicitations hors-plan statiques et dynamiques, en fonction des paramètres de conception (drapage, épaisseur, conditions aux limites, énergie d'impact, …)  d'intégrer les mécanismes d'endommagement et de délaminage dans les matériaux composites dans le cadre de nouvelles stratégies de modélisation du pli multicouche formulées en contraintes  d'y inclure également le comportement dynamique et l'effet de non-linéarités géométriques en grands déplacements  d'évaluer l'efficacité et la robustesse de cette approche sur des cas-tests industriels et de recaler les paramètres du modèles sur des résultats expérimentaux Elle s'inscrit dans le cadre du projet MARCOS 2 impliquant l'ONERA et Dassault Aviation dont le but est de combiner les apports de campagnes d'essais permettant de recaler les différents modèles de comportements mécaniques aux outils de simulation développés dans cet thèse afin de fournir, in fine, un outil de dimensionnement des structures composites permettant d'obtenir des critères de tenue après impact.

  • Titre traduit

    Simulation of laminate composite failure using layerwise plate models


  • Résumé

    The rupture of laminated composite structures is a complex phenomenon. It is preceded by several mechanisms of mechanical degradation of the material which depend on numerous design parameters (draping, stacking sequence, fixing diameter, geometry, ...). Although developed over the last twenty years, the modeling and simulation of these mechanisms remains a major issue: the validation of these models has only been carried out on a limited field of use and their complexity now limits their dissemination in the engineering world. The objectives of this thesis are to : - model the mechanical degradation mechanisms of composite materials to simulate their initiation and their propagation under static and dynamic out-of-plane stresses, according to the design parameters (draping, thickness, boundary conditions, impact energy, ...). - to integrate damage and delamination mechanisms in composite materials as part of new stress modeling strategies for multilayer ply - to include also the dynamic behavior and the effect of geometric non-linearities in large displacements - to evaluate the efficiency and robustness of this approach on industrial test cases and to adjust the model's parameters on experimental results It is part of the MARCOS 2 project involving ONERA and Dassault Aviation, the aim of which is to combine the reports of test campaigns to adjust the different models of mechanical behavior with the simulation tools developed in this thesis in order to provide, in fine, a tool for dimensioning composite structures and a criteria of post-impact resistance.