Etude de l'endommagement dans les composites à base d'amidon renforcés par des fibres naturelles

Cette étude aborde numériquement et expérimentalement l'endommagement interfacial dans les composites biopolymères. Le matériau est un amidon amorphe thermomoulé avec des fibres de chanvre. L'orientation des fibres est ajustée pour permettre une direction de traction perpendiculaire à l'interface de la fibre. L'essai couplé à une camera révèle un endommagement interfacial conduisant à la rupture. Un modèle en éléments finis est développé sur la base d'un critère d'endommagement de type Coulomb. Ce modèle explique l'endommagement observé par des calculs de sensibilité et d'identification

A STRAIN ENERGY DENSITY THEORY FOR MIXED MODE CRACK PROPAGATION IN RUBBER-LIKE MATERIALS

In this paper, a numerical modeling of crack propagation for rubber-like materials is presen-ted. This technique aims at simulating the crack growth under mixed-mode loading based on the strain energy density approach. At each crack increment length, the kinking angle is evaluated as a function of the minimum strain energy density (MSED) around the crack tip, using the Ansys Parametric Design Language (APDL). In this work, numerical xamples are illustrated to demonstrate the effectiveness, robustness and accuracy of the computational algorithm to predict the crack propagation path. The results obtained show that the plan of crack propagation is erpendicular to the direction of the maximum principal stretch. Mo-reover, in the framework of linear elastic fracture mechanics (LEFM), the minimum values of the density are reached at the points corresponding to the crack propagation direction

Etude numérique et expérimentale du comportement des polymères chocs par une approche d'homogénéisation

L'objectif de cette étude est donc la modélisation du comportement macroscopique d'un composite à matrice polymère vitreuse (polyméthacrylate de méthyle) et renfort caoutchoutique en utilisant une technique d'homogénéisation numérique. Dans cette optique, on présente l'étude micromécanique proposée en l'adaptant à la notion de grandes déformations. On rappelle ensuite les hypothèses de travail concernant notre matériau, le chargement et les conditions aux limites du volume élémentaire représentatif dans le cas de l'homogénéisation périodique. Leur mise en œuvre, au moyen d'un code de calcul par éléments finis, permet la détermination du comportement homogène équivalent de notre matériau biphasique. Pour rendre compte des grandes déformations, du temps et de l'histoire du matériau, une description hyperélastoviscoplastique a été adoptée. Le comportement de l'élastomère est décrit par un modèle hyperélastique (Neo-Hookeen), tandis que la partie viscoplastique caractérisant le comportement de la matrice est décrite par le modèle de Perzyna. Les prédictions du modèle constitutif et de la stratégie d'homogénéisation sont comparées aux résultats d'essais de compression uniaxial

Evaluation de l'amorçage de l'endommagement par fatigue des tubes d'acier utilisés pour l'exploitation pétrolière

L'étude a pour but de proposer un critère de «micro-amorçage» que doit permettre de faire une bonne prédiction de la durée de vie résiduelle des tubes en aciers utilisés pour l'exploitation pétrolière soumis à des sollicitations cycliques afin d'augmenter la fiabilité des ces structures. Essais de fatigue sont réalisés en pour évaluer les mécanismes microstructuraux associés à l'amorçage de l'endommagement à partir de mesures des microdéformations et contraintes résiduelles en temps réel par diffraction des rayons X. Un modèle en éléments finis simule les observations expérimentales

Finite element based fatigue analysis of 6082 Aluminum alloy under random loading

Mechanical and structural components are subject in the most cases during their services to random loading. For this reason, it is necessary to reduce the complex history of these kinds of loading in a series of constant amplitude cycles. There are several counting methods that lead to different results. Among all these methods, it is recognized that the Rainflow Cycle Counting method provides the most conservative results. In this paper, a finite elements analysis technique is presented to predict the fatigue life using this method associate with the S-N method which is used for high cycle fatigue applications that makes no distinction between initiation or growing a crack, but rather, predicts the total life to failure. Comparison between numerical and experimental results is considering in this paper.

Mécanismes d'endommagement et prédiction des durées de vie en fretting-fatigue

Dans ce travail, nous analysons les mécanismes d'endommagement induits par de fretting-fatigue. Après avoir mis au point un dispositif expérimental adapté sur un banc multiaxial de fatigue, des essais ont été menés sur un alliage d'aluminium type 6082-T6. Les résultats montrent un abattement de la durée de vie par rapport à la fatigue classique. Les sites d'amorçage des fissures ont été identifiés par analyse micrographique. La modélisation de la prédiction de la durée de vie est conduite en utilisant des critères basés sur les plans critiques couplés à un calcul par éléments fini

Finite element based fatigue analysis of 6082 Aluminum alloy under random loading

Mechanical and structural components are subject in the most cases during their services to random loading. For this reason, it is necessary to reduce the complex history of these kinds of loading in a series of constant amplitude cycles. There are several counting methods that lead to different results. Among all these methods, it is recognized that the Rainflow Cycle Counting method provides the most conservative results. In this paper, a finite elements analysis technique is presented to predict the fatigue life using this method associate with the S-N method which is used for high cycle fatigue applications that makes no distinction between initiation or growing a crack, but rather, predicts the total life to failure. Comparison between numerical and experimental results is considering in this paper.

Effet de l'orientation des plis sur la rupture intralaminaire des stratifiés (2D) (Polyester/tissu de verre)

L'étude de la rupture des stratifiés fissurés n'a pas trouvé jusqu'à présent une grande extension dans la littérature. En raison de leur nature anisotrope il est difficile d'envisager entièrement leurs caractéristiques et comportement mécaniques, en particulier s'ils sont produits avec des architectures compliquées, comme dans le cas des renforts tissés. Ce travail a été réalisé pour fournir plus de détails sur l'effet de l'orientation et l'emplacement des couches sur la propagation de la fissure dans les stratifiés (2D). Les résultats montrent que l'orientation a un effet significatif sur l'amorçage et la propagation de fissure. L'amorçage et le développement de la zone d'endommagement (ZE) sont étudiés en utilisant la technique de corrélation d'image digitale (CID)

Contribution à l'étude du cumul de dommage en fatigue multiaxiale

Ce travail constitue une contribution à l étude de l effet du cumul de dommage en fatigue multiaxiale polycyclique des matériaux métalliques (l alliage d aluminium 6082T6). Généralement, cet effet peut être interprété par différentes approches des lois de cumul d endommagement. En 2003, Mesmacque et Santos Garcia ont développé une nouvelle loi, damage stress model (DSM), en introduisant un nouvel indicateur non linéaire de dommage dans le cas de fatigue uniaxiale. Cet indicateur ne nécessite que la connaissance de la courbe de Wöhler et la résistance maximale du matériau. Le travail présenté ici constitue une extension du modèle DSM au cas de la fatigue multiaxiale. Cette extension est rendue possible par l utilisation de critères de fatigue multiaxiale de Sines, DangVan et Robert à durée de vie limitée et par la mise en œuvre d une méthode d itération programmée sous Matlab fournissant les indicateurs de dommage. Elle ne nécessite aucun paramètre supplémentaire mise à part la connaissance de la courbe de Wöhler uniaxiale. Les résultats des travaux expérimentaux en fatigue biaxiale, qui ont servi de support pour la validation de notre modèle ainsi que la comparaison avec le modèle de Miner, ont été obtenus grâce à la plateforme d essais multiaxiaux à quatre vérins à implantations modulaires. Une base de données expérimentale est disponible pour chargement biaxiale effectués sur des éprouvettes cruciformes amincies au centre. Par ailleurs, une simulation numérique sous Abaqus a permis d accéder au champ de déformation/contrainte au centre. Les résultats de cette simulation ont été corroborés à l aide d une éprouvette instrumentée par des jauges de déformation.This work is a contribution to the study of the effect of cumulative damage in multiaxial high cycle fatigue in metallic materials (the aluminum alloy 6082T6). Generally, this effect can be interpreted by different cumulative damage models. In 2003, Mesmacque and Santos Garcia have developed a new damage stress model (DSM), introducing a novel nonlinear damage indicator in the case of uniaxial fatigue. This indicator requires previous knowledge of the Wohler curve and the ultimate tensile strength of the material. The work presented here is an extension of the DSM model to the case of multiaxial fatigue. This extension is made possible with the assumption of multiaxial fatigue criteria: global type (Sines) and critical plane type (Dang Van and Robert) under finite life regime and the implementation of an iteration method in Matlab programming, which provides damage indicators. In particular, it requires no additional parameters besides the uniaxial Wöhler curve, which makes it easy to use. The results of experimental biaxial fatigue tests were obtained with the aid of the multiaxial test platform of our laboratory (four-cylinder modular-implementations platform) and an original test mode based on modal control , providing ground for the validation of our model and its comparison against other most current models. An experimental database is available for constant-level and block fatigue loadings using cruciform specimens thinned in the center. In addition, a numerical simulation in Abaqus allowed the analysis of the strain/stress field in the center of the specimen. The simulation results were corroborated using a specimen instrumented with strain gages.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF