| Titre : | Contribution à la modélisation des phénoménesde rupture des matériaux composites |
| Auteurs : | Tahar Masri, Auteur ; Hecini M, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2006 |
| Format : | 73.P / Ill / 30/20 cm |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Mots-clés: | Matériaux composites,Comportement des matériaux composites,Mode de rupture,Délaminage,Calcul de l’énergie critique,Compliance,Méthode des Éléments finis,Essai End Notched Flexure,Modélisation de délaminage. Composite materials,Behaviour of the composite materials,Fracture mode,Delamination,Calculation of the critical energy,finite elements method,End Notched Flexure specimen,Modelling of delamination. |
| Résumé : |
L’excellent comportement des matériaux composites sous sollicitation mécanique, fait un sérieux concurrent face aux matériaux traditionnels. Néanmoins le type de matériau ne peut échapper aux différentes causes de dégradation qui provoquent son endommagement progressif jusqu'à la défaillance totale de la structure. Les défauts interlaminaires induits au cours de la mise en œuvre ou pendant la sollicitation constituent la principale source de ses dégradations et limitent ainsi l’utilisation des ces matériaux performants. Ces défauts provoquent des ruptures interlaminaires qui se traduisent par une séparation des couches connues sous le nom « le délaminage ».
Dans cette étude une analyse de délaminage en mode II d’un composite stratifié a été présentée. Une technique de modélisation de la fissure a été successivement appliqué dans l’essai ENF ( End Notched Flexure) pour le calcul de la compliance et l’énergie critique de rupture dans les interfaces . Cette analyse est basée sur deux théories, la théorie des poutres et la théorie de la fermeture virtuelle de la fissure (EF). La performance de la méthode des éléments finis a été montrée avec succès dans une étude de validation des résultats expérimentales et une comparaison avec des résultats numérique de la bibliographie. The excellent behaviour of the composite materials under mechanical solicitation faced a serious competitor the traditional materials. Nevertheless the type of material cannot escape the different reasons of deterioration that provoke its progressive damage until the total failing of the structure. The shortcomings induced inter laminar during the setting in work or during the solicitation constitute the main source of its deteriorations and limit the use of these effective materials. These shortcomings provoke the fracture inter laminar that results in a separation of the layers knew under the name «the delamination". In this study an analysis of delamination in Mode II of a composite laminate has been presented. A technique of modelling of the crack has been applied successively in the ENF test (End Notched Flexure) for the calculation of the compliance and the energy release rate of fracture at the interfaces. This analysis is based on two theories, the beams the theory and the virtual crack closure theory (FE). The performance of the finite elements method (FE) has been shown with success in a study of validation of the experimental results and a comparison with numerical results of the bibliography إن التصرف الممتاز للمعادن المختلطة تحت تأثير قوى ميكانيكية يشكل منافسة جدية مع المعادن التقليدية. إلا أن هذا النوع من المعادن لا يمكنه التخلص من أسباب التقهقر المختلفة التي تتسبب في ضرره التدريجي حتى التلف الكلي للهيكلة. إن العيوب المتواجدة بين الصفائح و الناتجة عن التصنيع أو خلال التعرض لقوي، تشكل المنبع الرئيسي لهذا التقهقر و الذي في حد ذاته ينقص و يحدد من استعمالات هذه المعادن الجيدة. هذه العيوب تسبب التلف بين الصفائح و التي يتم عن طريق فصلها. تسمى هذه الظاهرة " التلف بالتورق". في هذه الدراسة، تحليل للتلف بالتورق بالكيفية الثانية للمعادن المختلطة وضحت، تقنية لتشكيل الشق طبقت بنجاح في تجربة ENF لحساب الصلابة و الطاقة الحرجة للتلف بين الصفائح . ركزت هذه الدراسة على نظريتين: نظرية العوارض و طريقة الانغلاق المطلق للشق (طريقة العناصر المنتهية). إن دقة طريقة العناصر المنتهية قدمت بنجاح في دراسة إثبات للنتائج التجريبية و مقارنة لنتائج رقمية من المراجع. |
| Sommaire : |
Introduction ………………………………………………………………………….. 03
Chapitre I : Les matériaux composites I-1 Introduction ………………………………………………………………… 05 I-2 Matériaux Composites …………………………………………………….. 05 I-2-1 Définition ………………………………………………………… 05 I-2-2 Caractéristiques mécaniques d’un matériau composite ………….. 06 I-2-3 Domaine d’application …………………………………………… 06 I-2-4 Matériaux composites structuraux ………………………………... 07 a) Monocouches ………………………………………………… 07 b) Stratifiés ……………………………………………………… 07 c) Sandwichs ……………………………………………………. 08 Chapitre II : Rappel théorique sur la loi de comportement mécanique des matériaux composites. II-1 Loi de comportement du matériau composite ………………………………. 09 II-1-1 Relation contrainte/déformation d’un composite unidirectionnel … 09 a) Loi de Hooke en axes propres ……………………………….... 09 b) Changement de base …………………………………………... 11 II-2 Théorie simplifiée des stratifiés ……………………………………………... 12 II-2-1 Comportement en membrane ……………………………………… 12 II-2-2 Comportement en flexion …………………………………………. 15 II-3 Contraintes dans les plis …………………………………………………….. 17 Chapitre III : Application de la mécanique de rupture aux composites. III-1 Application de la mécanique de rupture des composites au délaminage ….. 18 III-2 Analyse de la rupture ……………………………………………………….. 18 III-3 Différentes modes de rupture ………………………………………………. 19 III-3-1 Mode I ……………………………………………………………. 20 III-3-2 Mode II …………………………………………………………… 20 III-3-3 Mode III ………………………………………………………….. 20 III-4 Critères de rupture ………………………………………………………….. 20 III-4-1 Critère de contrainte ……………………………………………… 20 III-4-2 Critère énergétique ……………………………………………….. 23 III-5 Détermination de taux de restitution d’énergie …………………………….. 24 III-5-1 Avec un pilotage de l’essai en effort ……………………………... 24 III-5-2 Avec un pilotage de l’essai en déplacement ……………………… 25 III-6 Méthode de calcul de l’énergie critique Get la compliance C ……………. 26 III-6-1 Méthodes des poutres …………………………………………….. 26 III-6-2 Méthode de fermeture virtuelle de la fissure …………………….. 30 Chapitre IV : Milieu continu et éléments finis. IV-1 Introduction ………………………………………………………………… 32 IV-2 Rappels des équations de la mécanique des solides ……………………….. 33 IV-2-1 Les relations et équations de champ …………………………….. 33 IV-2-2 Conditions aux limites …………………………………………... 34 IV-2-3 Solution du problème de la mécanique des solides ……………… 35 IV-3 Milieu continus et structures discrètes : le concept d’élément fini ………… 35 IV-4 Formulation matricielle « Niveau élémentaire et globale » ……………….. 38 IV-4-1 La formulation élémentaire ………………………………………. 38 IV-4-2 La formulation globale …………………………………………… 39 IV-5 Application de la M.E.F au modèle utilisé …………………………………. 42 IV-5-1 Calcul de la matrice de rigidité élémentaire ………………………42 Chapitre V : Modélisation 2D par E.F du délaminage en mode II. V-1 Introduction …………………………………………………………………. 48 V-2 Procédure numérique et description du modèle …………………………….. 48 V-3 Modélisation du phénomène de rupture (Fissure) ………………………….. 50 V-4 Maillage de la structure …………………………………………………….. 51 V-5 Calcul de l’énergie critique et la compliance ………………………………. 52 V-5-1 La compliance ……………………………………………………. 52 V-5-2 L’énergie critique ……………………………………………….... 53 V-6 Résultats et discussions ……………………………………………………... 54 V-6-1 Force critique ……………………………………………………... 54 V-6-2 La compliance …………………………………………………….. 56 V-6-3 L’énergie critique de la rupture………………………………….... 58 Conclusion et perspectives ……………………………………………………………... 63 Annexes …………………………………………………………………………………..65 Références bibliographiques…………………………………………………………….72 |
Disponibilité (3)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0004 | Mémoire de magistere | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses | |
| TH/0004 | Mémoire de magistere | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses | |
| TH/0004 | Mémoire de magistere | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
Documents numériques (1)
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