| Titre : | Contribution à l’analyse de l’endommagement des matériaux composites |
| Auteurs : | Fares med laid Rekbi, Auteur ; Mabrouk Hecini, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Note générale : | Matériaux Composites, Caractérisation, Endommagement, Rupture, Délaminage, Fissuration. |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Composites materials,Characterization,Damage,Fracture,Delamination,Cracking. |
| Résumé : |
Les matériaux composites à matrice organique sont devenus un sérieux concurrent aux matériaux traditionnels dans
divers domaines industriels et domestiques. Néanmoins les défauts inter-laminaires induits au cours de la mise en œuvre ou pendant les sollicitations constituent les principales sources de son endommagement progressif. La promotion et l’utilisation de ces matériaux nécessitent l’étude de leur comportement mécanique et les différentes formes d’endommagement. Le but de ce travail est l’étudier le comportement mécanique et l’endommagement des matériaux composites à fibres de verre et à matrice organique de forme tubulaire obtenus par les procédé d’enroulement filamentaire. L’investigation expérimentale consiste à découper des éprouvettes à partir de tube en matériaux composites pour déterminer les caractéristiques mécaniques en traction et la ténacité exprimée par le taux de restitution d’énergie en mode I de rupture des éprouvettes de type DPE (double poutre encastré) et l’évolution de la résistance de délaminage par les courbes R. L’étude numérique a pour objectif de modéliser le phénomène de délaminage des éprouvettes de type DPE par la méthode des éléments finis en utilisant le logiciel « ABAQUS » pour déterminer le taux de restitution d’énergie en mode I. Abstract : The composite materials with an organic matrix have become a serious competitor to traditional materials in a variety of industrial and domestic areas. However the inter-laminar defects induced during implementation or during stress are the main sources of its progressive damage. The promotion and use of these materials require the study of the mechanical behavior and the various formes of damage. The main of this work is study the mechanical behavior and damage of tubular composite materials with glass fiber and organic matrix obtained by the filament winding method. The experimental investigation is to cut specimens from composite tube for determination of mechanical tensile properties and the toughness expressed by the energy release rate of the double cantilever beam specimens at délamination, and the evolution of resistance with R curves. The aim of numerical study is the modeling of the damage with element finit method from « ABAQUS » logiciel for determination of the energy release rate |
| Sommaire : |
Liste des figures………………………………………………………………………….
Liste des tableaux……………………………………………………………………….. Introduction générale…………………………………………………………………… Chapitre I : Présentation générale des matériaux composites I.1.Définition des matériaux composites…………………………………….…………. I.2.Classification des matériaux composites………………………………...…………. I.3.Constituants des matériaux composites……………………………………………. I.3.1.Renfort…………………………………………………………………………. I.3.2.Matrice…………………………………………………………………………. I.3.3.Interphase………………………………………………………….………….... I.4.Architecture de renforcement………………………………………………………. I.5.Procédés de mise en œuvre des matériaux composites……………………………. I.5.1.Enroulement filamentaire……………………………………………………… I.5.1.1.Principe………………………………………………………………… I.5.1.2.Types…………………………………………………………………... I.5.1.3.Avantages et inconvénients…………………………………………… I.5.1.4.Domaine d’application………………………………………………… I.5.2.Moulage sans pression………………………………………….……………… I.5.2.1.Moulage au contact…………………………………….……………… I.5.2.2.Moulage par projection simultanée…………………………………. ... I.5.3.Moulage sous vide……………………………………………………………... I.5.4.Moulage par injection……………………………………………………….…. I.5.5.Moulage par pultrusion………………………………………………………… I.5.6.Moulage par centrifugation………………………………………………….…. I.6.Application des matériaux composites………………………………….……….…. I.6.1.Les avantages…………………………………………………….………. I.6.2.Les inconvénients………………………………………………………... I.6.3.Les Marchés d’application des composites……………………………… Contribution à l’analyse de l’endommagement des matériaux composites IV I.7. Loi de comportement mécanique des matériaux composites……………………. I.7.1.Loi de comportement élastique des matériaux solides………………………… I.7.1.1.Matériau anisotrope …………………………………………………… I.7.1.2.Matériau isotrope ……………………………………..……………….. I.7.1.3.Matériau monoclinique………………………………………………... I.7.1.4.Matériau orthotrope…………………………………………………… I.7.1.5.Matériau orthotrope à isotropie transverse…………………………..… I.7.2.Comportement élastique d’un pli en matériau composite…………………….. I.7.2.1.Comportement élastique d’un matériau composite unidirectionnel….. I.7.2.2.Comportement élastique d’une couche hors axes d’orthotropie……… I.7.2.3.Identification des caractéristiques mécaniques………...……………… I.7.2.4.Comportement élastique du composite stratifié…….....………………. Chapitre II : Mécanismes d’endommagement des matériaux composites II.1.Endommagement des matériaux composites……………………...………….…... II.1.1.Fissuration matricielle………………………………………………………… II.1.2.Décohésion fibre-matrice……………………………………………………… II.1.3.Rupture de fibres………………………………………………………………. II.1.4.Délaminage……………………………………………………………………. II.1.4.1.Définition…………………………………………………………….. II.1.4.2.Origine du délaminage………………………………………………... II.1.4.3.Type de délaminage…………………………………………………... II.2.Caractérisation du délaminage des matériaux composites…………………….… II.2.1.Mécanique de la rupture…………………………………………………….… II.2.2.Taux de restitution d’énergie (G)……………………………………………... II.2.3.Facteur d’intensité de contrainte (K)…………………………………………. II.2.4.Relation entre (G) et (K)…………………………………………………….… II.3.Essais de délaminage…………………………………………………….…………. II.3.1.Essai de délaminage en mode I………………………………….………….…. II.3.2.Méthodes de détermination du taux de restitution d’énergie en mode I (GIC)…………………………………………………………………………… II.3.2.1.Méthode de Berry……………………………………………………... Contribution à l’analyse de l’endommagement des matériaux composites V II.3.2.2.Méthode de Poutres…………………………………………………… II.3.3. Détection de l’amorçage……………………………………………………… II.3.4.La résistance de propagation…………………………...………..……………. II.3.4.1.Les courbes R……………………………….………………………… Chapitre III : Etude expérimentale et analyse des résultats III.1.Procédé de fabrication………………………………………………….……….… III.2.Détermination du taux de fibres……………………………………….……….… III.2.1.Matériel utilisé……………………………………………………………….. III.2.2.Déroulement de l’essai de calcination……………………………………….. III.2.3.Détermination du taux de fibres……………………………….……………... III.3.Procédure des essais mécaniques……………………………………...…………. III.3.1.Préparation des éprouvettes………………………………………………….. III.3.1.1.Les éprouvettes de l’essai traction…………………………………. III.3.1.2.Les éprouvettes DCB de l’essai délaminage………………………. III.3.2.Moyens des essais……………………………………………………………. III.4.Résultats des essais mécaniques………………………………………………….. III.4.1.Essai de traction…………………………………………………………….. III.4.2.Essai de délaminage DCB………………………………………………….… III.4.2.1.Calcul du taux de restitution d’énergie (GIC)……………………… III.4.3.Résultats des courbes R………………………………….…………………… III.5.Observations microscopiques…………………………………………………….. Chapitre IV : Etude numérique et analyse des résultats IV.1.Description du logiciel…………………………………………………..……….... IV.1.1.A propos d'ABAQUS………………………………………….………….... IV.1.2.Système d’unités……………………………………………….………….... IV.1.3.Phases de mises en données………………………………………………… IV.1.4.Caractéristiques des éléments………………………………………………. IV.2.Procédure de modélisation numérique du problème du délaminage…………... IV.2.1.Modèle géométrique de l’éprouvette……………………...………………... Contribution à l’analyse de l’endommagement des matériaux composites VI IV.2.2.Propriétés du matériau utilisé………………………………….………….... IV.2.3.Conditions aux limites et les chargements………………………………… . IV.2.4.Maillage de la structure………………………………………...…………… IV.2.4.1.L’élément C3D8R……………………………….........…………... IV.2.4.2.L’élément C3D20R…………………………………………….…. IV.3.Les résultats numériques………………………………………………………….. IV.3.1.Calcul de l’énergie critique (GIC)et la compliance (C)…….……………… IV.3.2.Analyse des résultats numériques…………………………………………... Conclusion générale et perspectives………….………………………………………… Références bibliographiques………………..………………………………………….. |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0754 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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