Définition d'un essai pour analyser le comportement hors plan des assemblages de composites = Definition of a test to analyse the behaviour of composite assemblies under out-of-plane loadings

National audienceL'utilisation des assemblages collés s'est considérablement développée ces dernières années et l'exigence d'alléger la masse dans tous les secteurs du transport afin de réduire la consommation d'énergie ne peut mener qu'à plus d'applications. Les matériaux composites sont des éléments clés dans la stratégie de réduction du poids aussi bien dans le cas d'assemblages d'éléments composites que dans le cas de liaisons entre composites et structures métalliques. Il existe peu d'essais standards d'assemblages collés capables de caractériser des assemblages composites. De ce fait, le manque d'essais appropriés peut -être considéré comme l'un des facteurs limitant l'utilisation des assemblages collés dans les applications industrielles. Ce papier présente l'utilisation d'un montage Arcan modifié pour déterminer le comportement de composites et d'assemblages de composites sous des chargements radiaux hors plans. Le principal avantage de ce dispositif, utilisant un assemblage hybride collé, est de limiter fortement l'influence des effets de bords

Etude numérique et optimisation du comportement d'assemblages collés cylindriques sous chargements de traction

National audienceSee http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/28/58/ANNEX/r_R0A988Z2.pd

Eude expérimentale du comportement d'assemblages collés de composites sous chargement hors plan

International audienceL'utilisation des matériaux composites est un élément incontournable dans la stratégie de réduction d'énergie notamment dans le secteur des transports. L'étude du comportement des assemblages, notamment par collage, comprenant des éléments composites est d'une grande importance. La nature complexe des sollicitations, souvent 3D, nécessite de pouvoir caractériser les assemblages ou les composites. Or, peu de dispositifs expérimentaux permettent l'étude sous sollicitations radiales hors plan sauf pour des composites épais qui ne sont pas toujours représentatifs des applications industrielles. Le papier décrit un dispositif expérimental utilisant, en autre, un montage Arcan modifié, une optimisation de l'assemblage collé composite métal limitant l'influence les effets de bords. Des résultats, montrant le potentiel de la démarche, sont proposés, sous la forme de courbes enveloppes de ruptures (complètes ou partielles) sous sollicitations radiales hors plan ainsi que des essais cyclés en traction hors plan pour des rapports de charge positifs

Analyse et modélisation du comportement d'un adhésif dans un assemblage soumis à sollicitations cycliques de cisaillement

International audienceLes analyses expérimentales et numériques du comportement mécanique d'un adhésif dans un assemblage sont rendues particulièrement difficiles en raison de l'influence des effets de bords. Ces concentrations de contraintes, présentes aux extrémités du joint de colle et près de l'interface, peuvent être à l'origine de l'amorçage de fissures qui peuvent par la suite se propager dans l'adhésif. L'analyse du comportement sur le long terme d'un adhésif est donc rendue assez délicate. Les principales approches développées dans la littérature, concernent la tenue en fatigue d'assemblages collés et sont principalement basées sur la théorie de la propagation d'une fissure dans l'adhésif. Ce papier présente une étude expérimentale et une première modélisation du comportement de l'adhésif destinés à analyser le comportement mécanique d'assemblages collés sous sollicitations cycliques. Un dispositif Arcan modifié, développé précédemment, est utilisé pour analyser le comportement mécanique de l'adhésif sous chargements cycliques en limitant l'influence des effets de bords. Ce dispositif permet de solliciter le joint de colle dans un assemblage en traction, cisaillement, traction-cisaillement et compression-cisaillement. Une première modélisation de type Chase- Goldsmith est également présentée pour décrire le comportement pour une sollicitation de cisaillement

Analyse et modélisation du comportement élasto-viscoplastique d'un adhésif dans un assemblage = Analysis and modeling of the elasto-visco-plastic behaviour of an adhesive in an assembly

National audienceCe papier présente une contribution au développement d'un modèle 2D de comportement d'un adhésif dans un assemblage, partant d'une large base de données expérimentales dans le cas de chargements radiaux monotones. Les résultats expérimentaux ont été obtenus à l'aide d'un dispositif Arcan modifié avec des géométries spécifiques permettant de limiter de manière importante les effets de bords afin d'obtenir des informations fiables sur le comportement non linéaire de l'adhésif étudié (adhésif à base époxy HuntsmanTM, Basel, Switzerland, Araldite® 420 A/B). Ces résultats soulignent que les déformations de l'adhésif sont plus importantes en cisaillement qu'en pelage. Ainsi, un modèle non associé, avec une fonction seuil spécifique a été proposé afin de représenter précisément les observations expérimentales. Comme la distribution des contraintes dans le plan moyen du joint de colle est non uniforme dans l'adhésif pour l'essai Arcan utilisé, des techniques d'identifications inverses utilisant des simulations par éléments finis non linéaires ont été utilisées. D'abord, pour une vitesse de déformation donnée, un modèle élasto-plastique a été proposé. Puis, une extension du modèle à un comportement élasto-viscoplastique a été développée pour un rapport important des vitesses de déformations pour des essais de traction-cisaillement. Les comparaisons avec les données expérimentales sont présentées en utilisant des éléments joints (ou éléments d'interface) qui permettent de réduire de manière significative le coût numérique dans le cas de structures collées caractérisées par de faibles effets de bords

Développement d'une approche mécano fiabiliste d'assemblages collés pour applications marines

Ce papier présente le développement d'une approche mécano-fiabiliste qui porte sur l'évaluation du risque de défaillance d'éléments de structures collés. Dans le cas des applications marines, les structures ont des propriétés géométriques et mécaniques aléatoires et sont soumises en général à des chargements de natures stochastiques. Dans le but de simplifier la résolution numérique, une modélisation par éléments cohésifs est retenue pour modéliser l'adhésif dans l'assemblage. La probabilités de défaillance cumulée est alors évaluée par deux variantes de la méthode PHI2. Les possibilités de l'approche sont présentées sur un exemple

Une méthode de calcul de la durée de vie à l'amorçage de fissure de fatigue dans un joint soudé en acier S355NL

Ce travail porte sur l'étude du comportement en fatigue d'assemblages soudés en acier S355NL, représentatifs d'éléments de structures navales. L'objectif est d'estimer la durée de vie à l'amorçage d'une fissure de fatigue pour ce type de structures. Notre approche se décompose en deux étapes. Premièrement, un calcul de structure par éléments finis permet d'obtenir les cycles contrainte-déformation stabilisés en tout point de l'assemblage soudé pour un chargement d'amplitude constante ou variable. Deuxièmement, dans le cas où une adaptation élastique rapide se produit, un post-traitement permet de calculer la durée de vie à l'amorçage d'une fissure de fatigue, par l'utilisation d'un modèle d'endommagement à deux échelles basé sur les travaux de Lemaitre et al. Pour valider l'approche proposée, des essais de fatigue en flexion quatre points ont été réalisés pour deux rapports de charge (0,1 et 0,3), sur des éprouvettes soudées réalisées par DCN. Les comparaisons entre les durées de vie expérimentales et les durées de vie calculées sont encourageantes pour la campagne d'essais réalisée

Comportement mécanique d'assemblages de bois soudé par friction sous sollicitation de traction-cisaillement

La physicochimie du soudage du bois par friction a été étudiée au LEMAB. Il s'agit ici des performances d'assemblage de hêtre soudé sens fil déterminées par un essai Arcan développé au LBMS pour l'étude du collage. Les différentes directions de chargement permettent de tracer l'enveloppe de rupture traction-cisaillement du joint soudé que l'on compare à celle du bois monobloc. Les résistances des joints sont inférieures à celles du bois mais leur niveau est tout à fait compatible avec les besoins industriels. La simulation numérique permet de relier les efforts appliqués aux contraintes

Change of scale strategy for the microstructural modelling of polymeric rohacell foams

International audienceIn this paper a numerical model dedicated to the simulation of the mechanical behaviour of polymeric Rohacell foams is presented. The finite elements model is developed at the scale of the microstructure idealized by a representative unit cell: the truncated octahedron. Observations made on micrographs of Rohacell lead to mesh this representative unit cell as a lattice of beam elements. Each beam is assigned a brittle linear elastic mechanical behaviour in tension and an elasto-plastic behaviour in compression. The plasticity in compression is introduced as a way to mimic the buckling of the edges of the cells observed in experimental crushing tests. A contact law introduced between the beams stands for densification. A change in scale is then realized by increasing the length of the edges of the unit cell. Several computations show the ability of the proposed approach to preserve the physical degradation phenomena and the loads while drastically decreasing the computational time

Analysis of the mechanical behaviour of composites and their bonded assemblies under out-of-plane loads using a modified Arcan apparatus

International audienceAdhesively bonded assemblies, unlike riveted or bolted joints, do not require holes, which can lead to large stress concentrations in composites. For this reason adhesive bonding is attracting attention particularly when weight is critical. But failure in adhesively bonded assemblies involving composites is often associated with crack initiation in the adhesive or delamination of the composite plies close to the adhesive joint caused by interlaminar or through-thickness stresses. Such assemblies are often characterized by large stress concentrations, which make the analysis of their behaviour for industrial applications difficult. As the mechanical behaviour of adhesives and of composites are quite complex, a large database of experimental results under various loading conditions is necessary to develop accurate numerical models. Unfortunately, few experimental devices allow out-of-plane loading to be studied, except for specific loadings or by using thick composite specimens which are not always representative of industrial applications. This paper presents the possibilities of an experimental device, using a modified Arcan test, and optimized hybrid bonded assemblies, which limit the influence of edge effects. Some test results, showing the potential of the approach, are presented in the form of failure envelope curves for proportional monotonic out-of-plane loadings. Moreover, some aspects of the influence of low temperature on the mechanical behaviour of hybrid bonded assemblies with composites are analyzed