Thèse soutenue

Etude expérimentale et modélisation prédictive du comportement à l’impact des composites stratifiés
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Auteur / Autrice : Ahmed Boukar
Direction : Patrick Ienny
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique et Génie Civil
Date : Soutenance le 13/12/2022
Etablissement(s) : IMT Mines Alès
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Information, Structures, Systèmes
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique et Génie Civil. LMGC (Montpellier) - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil - Durabilité des éco-Matériaux et Structures
Jury : Président / Présidente : Christophe Bouvet
Examinateurs / Examinatrices : Patrick Ienny, Sébastien Joannès, Franck Toussaint, Vincent Placet, Stéphane Corn, Pierre Slangen
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Joannès, Franck Toussaint

Résumé

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Ce travail consiste à une étude expérimentale et numérique du comportement et de la résistance de matériaux composites stratifiés soumis à un impact faible vitesse/faible énergie. L’objectif principal porte sur le développement d’un modèle robuste capable de prévoir la réponse de composites stratifiés en statique et dynamique, en se basant sur des observations expérimentales précises. Des essais d’impacts ont été réalisés au moyen d’une tour de chute instrumentée par caméras rapide pour suivre l’évolution des endommagements en temps réel. L’étude éléments finis 3D d’impact en dynamique explicit permet de juger de l’applicabilité des critères de rupture et des méthodes d’évolution des dommages. Divers modèles d'endommagement progressif sont mis en œuvre pour prédire l'initiation et l'accumulation des dommages dans un stratifié composite NCF. Des éléments cohésifs sont également insérés entre les plis adjacents pour rendre compte de la délamination entre plis. Dans un deuxième temps, le modèle a été valider pour la simulation de manière fiable l’évolution des mécanismes jusqu’à la rupture, dans des situations de chargement quasi-statique. Dans ce cas, le composite NCF est modélisé à l’aide d’un modèle unitaire constitutif à l’échelle méso, et présentant des régions idéalisées de la matrice polymère et des mèches imprégnés. Le modèle unitaire idéalisé est défini sur la base de données provenant d’analyse d’image. La méthodologie proposée est générique, elle utilise une représentation par éléments 3D de la pièce pour l’analyse globale, ainsi que la non-linéarité de la matrice et la réponse local à l’endommagement.