Thèse soutenue

Prévision des endommagements induits par un impact basse vitesse/basse énergie au sein de matériaux composites stratifiés carbone-époxy de dernière génération
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Auteur / Autrice : Salim Chaibi
Direction : Christophe Bouvet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique, mécanique des matériaux
Date : Soutenance le 16/09/2022
Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Clément Ader (Toulouse ; 2009-....)
Equipe de recherche : Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse, Haute-Garonne). Département mécanique des structures et matériaux
Jury : Président / Présidente : Emmanuelle Abisset
Examinateurs / Examinatrices : Christophe Bouvet, Emmanuelle Abisset, Peter Davies, Rodrigue Desmorat, Zoheir Aboura, Jérémy Bleyer, Carlos G. Dávila, Johann Rannou
Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Davies, Rodrigue Desmorat

Résumé

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En aéronautique, les composites stratifiés sont aujourd'hui largement utilisés pour la fabrication de structuresprimaires, telles que les ailes et les fuselages. Ces structures doivent être tolérantes aux dommages d'impact car de nombreuses menaces en vitesse sont possibles durant le cycle de vie de l'aéronef. La certification de ces structures est basé sur des campagnes d'essais expérimentales longues et coûteuses enraison de l'utilisation de critères phénoménologiques pour le dimensionnement dans l'industrie.Par conséquent, ce travail consiste en une étude expérimentale et numérique du comportement et de la résistance d'une nouvelle génération de matériaux composites carbone/époxy avec une interface renforcée soumis à un impact faible vitesse/faible énergie. L'objectif principal de ces travaux porte sur le développement d'un modèle robuste capable de prévoir la réponse de composites stratifiés sous impact, en se basant sur des observations expérimentales précises. Des essais expérimentaux sur des plaques stratifiées ont été réalisés avec des méthodes d'instrumentation avancées (telles que la thermographie infrarouge et la corrélation d'images numériques associées à des caméras rapides) pour suivre l'évolution des endommagements en temps réels. De plus, des méthodes d'évaluation non destructives en 3D (tomographie à rayons X, balayage ultrasonique) ont été réalisées afin d'évaluer et de comprendre les mécanismes d'endommagement dans ce matériau spécifique. En parallèle, un modèle éléments finis 3D d'impact à solveur implicite a été développé et prend en compte les contacts (impacteur/composite et montage/composite), la non-linéarité géométrique, la fissuration transverse à l'aide d'un modèle d'endommagement continu, le délaminage en utilisant des éléments cohésifs et la rupture des fibres en considérant une approche de type champ de phase.Une attention particulière a été accordée aux couplages entre les différents mécanismes d'endommagementet de rupture, qui ont été observés expérimentalement.