Development of a micromechanical model in interaction with parameters related to the microstructure of carbon/epoxy composites.

Gaseous Hydrogen storage under high pressure for autonomous energy application leads to non-metallic solutions for the material of vessels. The choice of wound carbon / epoxy composites was adopted for the design of storage tanks under high pressure. In this paper, the development of a micromechanical model in interaction with the microstructure parameters is presented. First a finite element analysis (FEA) allows us to perform numerical simulations on a representative volume cell based on observed microstructure to determine the local mechanical response. Then a parametric study is done. It reveals the effects of the voids on the mechanical properties. These effects identification and evaluation will be the basics knowledge bricks to build a guide design and process improvements for the vessel dome behaviours

DEMARCHE DE CONCEPTION D’UN ESSAI DE CARACTERISATION MECANIQUE MULTI-INSTRUMENTE : CAS D'UN TEST DE MISE SOUS PRESSION D’ANNEAU COMPOSITE

Les auteurs tiennent à remercier l’entreprise Composite Aquitaine qui a réalisé et fournis des structures composites bobinées épaisses pour la réalisation des essais. Ils tiennent aussi à remercie P.Loeuillet pour son implication dans la mise en œuvre et la réalisation de cet essais.le stockage de l'hydrogène sous forme gazeuse nécessite de développer les modèles de comportement des réservoirs composites (carbone époxy) réalisés en utilisant le procédé d'enroulement filamentaire. Ces réservoirs doivent supporter des hautes pressions de timbrage (jusqu’à 2100bars) ce qui conduit à des structures bobinées épaisses. Les modèles théoriques de comportements ne sont donc plus applicables, car régis par des hypothèses liés aux structures composites fines. Un test d’anneau sous pression a été développé pour représenter les sollicitations réelles de la structure et valider les propositions de modèles de comportements de structures épaisses. Cet essai est multi instrumenté pour observer des variations dans l’épaisseur des propriétés du matériau. Le but de cet article est de présenter la démarche de conception du dispositif de test adapté à l'utilisation d'une machine d'essai de traction. Cette conception a nécessité une étape d’itération avec les résultats d’analyse des premiers échantillons testés, pour choisir et optimiser les des paramètres de l’essai

Anisotropic Vapor HF etching of silicon dioxide for Si microstructure release

Damages are created in a sacrificial layer of silicon dioxide by ion implantation to enhance the etch rate of silicon-dioxide in liquid and vapor phase hydrofluoric acid. The etch rate ratio between implanted and unimplanted silicon dioxide is more than 150 in vapor hydrofluoric acid (VHF). This feature is of interest to greatly reduce the underetch of microelectromechanical systems anchors. Based on the experimentally extracted etch rate of unimplanted and implanted silicon dioxide, the patterning of the sacrificial layer can be predicted by simulation

Modèle de comportement des structures bobinées : étude des fonds

L’utilisation de matériaux composites sur des réservoirs permet le développement d’applications de stockage haute pression. En effet, dans ce domaine les composites sont très compétitifs par rapport aux matériaux métalliques classiquement utilisés. Sur les structures épaisses, l’utilisation de composites permet d’obtenir des pressions à rupture très élevées (de l’ordre de 2000 bar), qui ne sont pas atteignables en utilisant des réservoirs métalliques. Toutefois, cela conduit à utiliser de fortes épaisseurs de composites, et le comportement de ce type de structure reste mal maitrisé. En particulier, le comportement des fonds doit être étudié avec précision. Il faut en effet intégrer la géométrie complexe liée au procédé de mise en œuvre

Influence des défauts géométriques sur le comportement des assemblages boulonnés métal-composite

L’utilisation croissante de matériaux composites dans le domaine aéronautique conduit à des assemblages mécaniques métal-composite nécessitant un grand nombre de fixations. A titre d’exemple, l’A380 comporte environ trois millions de fixations dont ¾ de rivets et ¼ de boulons. La contrainte d’interchangeabilité des pièces ainsi que les tolérances serrées usuelles en aéronautique augmentent considérablement le coût et le temps d’assemblage. Peu d’études s’intéressent à l’influence des défauts géométriques sur le comportement des assemblages métal-composite, et ce pour plusieurs raisons. D’une part, la diversité des modes de dégradation du composite (micro-flambage des fibres, décohésion fibre/matrice, rupture des fibres, fissuration de la matrice) induit un comportement fortement non-linéaire du matériau, et donc difficile à modéliser. D’autre part, les essais expérimentaux nécessitent une bonne maîtrise du défaut introduit, tant du point de vue de sa réalisation que de sa mesure. Seul l’effet du jeu dans les assemblages boulonnés a donc fait l’objet de publications. Dans la présente étude on s’intéresse à l’influence du défaut de positionnement des alésages, couplé à celui du jeu, sur des éprouvettes à double-recouvrement aluminium-composite à 2 boulons. On introduit le défaut entre les alésages du composite, de manière à ne plus respecter la coaxialité entre les double-alésages aluminium-composite. Pour compenser cette variation géométrique, le matériau va subir une précontrainte après assemblage. Les transferts de charge entre les boulons en seront donc modifiés en phase de chargement. Les essais expérimentaux et des simulations éléments finis participent au développement d’un modèle analytique adéquat prenant en compte toute la complexité de l’assemblage avec défaut et notamment l’effet de l’endommagement par matage du composite sur les transferts de charge. La réponse aux différents niveaux de jeu et de défaut de positionnement permettra de conclure quant à l’importance des dépassements de tolérance sur la tenue mécanique globale des assemblages boulonnés métal-composite

A method to determine composite material residual tensile strength in the fibre direction as a function of the matrix damage state after fatigue loading

The phenomenon of residual strength in composite laminates after fatigue loading has been studied for decades but is generally expressed as a function of the number of cycles applied to the specimens. henomenological laws deduced from these tests are therefore loading dependent and identifying a valid model for any loading condition of a given laminate requires long fatigue testing campaigns. To overcome this difficulty, a testing procedure is proposed to express the residual tensile strength of a unidirectional ply in the fibre direction, as a function of its matrix damage. The resulting behaviour is then independent of the imposed loading and can be etermined by only a few fatigue tests. Experimental results obtained on glass-epoxy non-crimp fabric laminates are presented and analysed

Relationship between damage and permeability in liner-less composite tanks : experimental study at the lamina level

The aim of this study is to provide a relevant description of damage growth and the resultant crack network to predict leaks in liner-less composite vessels. Tensile tests were carried out on three different laminates: [02/90n/02], [+45/-45]2s and [0/+67.5/-67.5]s. Number n varies from 1 to 3 in order to study the effect of ply thickness. Transverse crack and delamination at crack tips were identified with an optical microscope during tensile loading. A length of 100 mm was observed for several loading levels to evaluate statistical effects. Results highlight a preliminary step in the damage scenario with small crack densities before a second step where the crack growth speeds up. In bulk, cross-section examinations showed that no delamination occurred at crack tip in the material of the study (M21 T700). Cross-section examinations were also performed on [+45/-45]2s and [0/+67.5/-67.5]s layups in order to bypass the issue of free edge effects. Damage state in those layups was shown to be significantly different in the bulk than at the surface. Observations of the damage state in bulk for those layups demonstrated that there is no transverse crack in [+45/-45]2s specimens subjected to shear strains up to 4%, and that interactions between damage of consecutive plies strongly impact both the damage kinetics and the arrangement of cracks. These elements are fundamental for the assessment of permeability performance, and will be introduced in the predictive model.Co-financement CNES et Région Aquitain

MRD codes with maximum idealizers

Left and right idealizers are important invariants of linear rank-distance codes. In the case of maximum rank-distance (MRD for short) codes in $\mathbb{F}_q^{n\times n}$ the idealizers have been proved to be isomorphic to finite fields of size at most $q^n$. Up to now, the only known MRD codes with maximum left and right idealizers are generalized Gabidulin codes, which were first constructed in 1978 by Delsarte and later generalized by Kshevetskiy and Gabidulin in 2005. In this paper we classify MRD codes in $\mathbb{F}_q^{n\times n}$ for $n\leq 9$ with maximum left and right idealizers and connect them to Moore-type matrices. Apart from generalized Gabidulin codes, it turns out that there is a further family of rank-distance codes providing MRD ones with maximum idealizers for $n=7$, $q$ odd and for $n=8$, $q\equiv 1 \pmod 3$. These codes are not equivalent to any previously known MRD code. Moreover, we show that this family of rank-distance codes does not provide any further examples for $n\geq 9$.Comment: Reviewers' comments implemented, we changed the titl