Implementation of a Discrete Element Method for the space-time modeling of loading in the case of a soft shock: qualitative approach

The aim of this study is to modelize the space-time loading induced on a target by a deformable impactor, in the case of a ”soft” shock.The originality of this work resides in the use of discrete elements to model the behaviour of the impactor, where large displacements an ddeformations can occur .A qualitative analysis is then developed to describe the changes in load applied to the target, as a function of the parameters relevant to such a shock.AN

Implementation of a Discrete Element Method for the space-time modeling of loading in the case of a soft shock: qualitative approach

The aim of this study is to modelize the space-time loading induced on a target by a deformable impactor, in the case of a ”soft” shock.The originality of this work resides in the use of discrete elements to model the behaviour of the impactor, where large displacements an ddeformations can occur .A qualitative analysis is then developed to describe the changes in load applied to the target, as a function of the parameters relevant to such a shock.AN

Investigation of damage mechanisms in 3D interlock textile composites under low velocity soft impact loading

Performances of a three-dimensional (3-D) woven composites subjected to impact loading are investigated in this study. Low velocity (lower than 10 m.s-1) impacts with largely deformable rubber impactors are adressed. Variability issues by performing repeated impact tests in the same conditions and the mass velocity effect on damage tolerance by varying the impact conditions are the main points of interest. Force-time and force-displacement curves and damage mechanisms observed on micrographies are particularly commented.AN

Etude expérimentale et numérique de l'initiation du délaminage de bord libre dans les structures composites stratifiées

International audienceL'étude se décompose en trois étapes. Premièrement, un campagne d'essais a ´été menée, au cours de laquelle une méthode d'observation optique innovante a été établie afin de détecter des endommagements. Cette méethode a été utilisée avec succès pour suivre l'évolution de ces endommagements sur de nombreuses séquences. Deuxièmement, un critère quadratique non local d'initiation du délaminage a été établi. Le critère permet de prendre en compte un effet de retard de l'initiation du délaminage lorsque l'interface est en compression. Par ailleurs, les chutes de rigidités des plis dues à l'évolution de la fissuration intralaminaire ont été prises en compte avec l'utilisation d'un modèle élastique endommageable. Enfin troisièmement, le critère a été identifié à partir des essais réalisés sur des éprouvettes non trouées. Puis, les prédictions du critère ont été comparées avec les résultats expérimentaux provenant d'essais réalisés sur des éprouvettes non trouées de séquences différentes et sur des spécimens troués

Choc mou basse énergie sur composite interlock 3X: approche expérimentale et numérique

Dans ce travail, on s’intéresse aux mécanismes d’endommagement qui appa- raîssent lors d’un choc mou entre un impacteur déformable en caoutchouc et une plaque composite tissée 3D (interlock 3X). Des impacts basses énergies sont réalisés à l’aide d’une tour de chute. L’impacteur en caoutchouc est de forme hémisphérique. La cible, obtenue par procédé RTM, est en fibre de carbone et résine RTM 6. Plusieurs impacteurs de différentes duretés et de différents diamètres d’une part, et des tissus avec différents degrés de renfort 3D d’autre part, sont disponibles pour cette étude pour permettre une analyse de variabilité ultérieure. Dans ce papier, les résultats obtenus avec un impacteur de diamètre 40 mm sont présentés. L’accent est mis à la fois sur les moyens expérimentaux employés pour l’analyse des endommagements (Analyse par stéréo-corrélation d’images, Thermographie IR, Micro- graphie) et sur les développements numériques menés en parallèle (FEM) avec le logiciel Abaqus. Contrairement aux composites stratifiés UD, la notion de délaminage n’est plus appropriée pour ce type de composite tissé 3D. Des décohésions et ruptures de torons ainsi que des fissurations matricielles sont majoritairement identifiées.AN

Experimental investigations and variability considerations on 3D interlock textile composites used in low velocity soft impact loading

This study investigates the performance of three-dimensional (3-D) woven interlock composite plates subjected to impact loading. Low velocity (lower than 10 m s 1) impacts with highly deformable rubber impactor are addressed. Response variability is investigated by conducting several impact tests in the same conditions. The effect of mass and velocity on damage tolerance is studied by varying the impact conditions. Force–time, displacement–time and force–displacement curves are first analyzed in such various impact conditions. Secondly, damage mechanisms are highlighted through microscopic observations. The large geometrical deformation of the rubber impactor during impact leads to a loading less localized than for a hard impactor which induces a wide spread damage distribution. Comments on the relations between damage states and mass–velocity conditions are proposed

Investigation of damage mechanisms in 3D interlock textile composites under low velocity soft impact loading

Performances of a three-dimensional (3-D) woven composites subjected to impact loading are investigated in this study. Low velocity (lower than 10 m.s-1) impacts with largely deformable rubber impactors are adressed. Variability issues by performing repeated impact tests in the same conditions and the mass velocity effect on damage tolerance by varying the impact conditions are the main points of interest. Force-time and force-displacement curves and damage mechanisms observed on micrographies are particularly commented.AN

Rubber Impact on 3D Textile Composites

A low velocity impact study of aircraft tire rubber on 3D textile-reinforced composite plates was performed experimentally and numerically. In contrast to regular unidirectional composite laminates, no delaminations occur in such a 3D textile composite. Yarn decohesions, matrix cracks and yarn ruptures have been identified as the major damage mechanisms under impact load. An increase in the number of 3D warp yarns is proposed to improve the impact damage resistance. The characteristic of a rubber impact is the high amount of elastic energy stored in the impactor during impact, which was more than 90% of the initial kinetic energy. This large geometrical deformation of the rubber during impact leads to a less localised loading of the target structure and poses great challenges for the numerical modelling. A hyperelastic Mooney-Rivlin constitutive law was used in Abaqus/Explicit based on a step-by-step validation with static rubber compression tests and low velocity impact tests on aluminium plates. Simulation models of the textile weave were developed on the meso- and macro-scale. The final correlation between impact simulation results on 3D textile-reinforced composite plates and impact test data was promising, highlighting the potential of such numerical simulation tools

Rubber Impact on 3D Textile Composites

A low velocity impact study of aircraft tire rubber on 3D textile-reinforced composite plates was performed experimentally and numerically. In contrast to regular unidirectional composite laminates, no delaminations occur in such a 3D textile composite. Yarn decohesions, matrix cracks and yarn ruptures have been identified as the major damage mechanisms under impact load. An increase in the number of 3D warp yarns is proposed to improve the impact damage resistance. The characteristic of a rubber impact is the high amount of elastic energy stored in the impactor during impact, which was more than 90% of the initial kinetic energy. This large geometrical deformation of the rubber during impact leads to a less localised loading of the target structure and poses great challenges for the numerical modelling. A hyperelastic Mooney-Rivlin constitutive law was used in Abaqus/Explicit based on a step-by-step validation with static rubber compression tests and low velocity impact tests on aluminium plates. Simulation models of the textile weave were developed on the meso- and macro-scale. The final correlation between impact simulation results on 3D textile-reinforced composite plates and impact test data was promising, highlighting the potential of such numerical simulation tools

Étude expérimentale et numérique de la fissuration intralaminaire et de l'initiation du délaminage de bord libre dans les structures stratifiées pseudo-tissées

Glass / Epoxy laminated structures made with pseudo woven prepregs are studied. In this kind of materials, delamination and intralaminar damages are usually observed. The study is divived in five main parts. First, intralaminar fissuration's characteristics are experimentaly investigated. Many of this characteritics are very like the ones usually observed in non woven laminated composites. Still, the studied material's pseudo woven structure have great influence on this damage, particularly for the damages' kinetic evolution and its thickness effect. A second testing program was conducted to investigate on structures' free egdes delamination initiation. To able to detecte and observe the differents damages developping on specimen's free edges, an innovative optic method was established. A dye and a suitable lighting are used for this method. We have been able to study both effects of intralaminar damages and the material's pseudo woven structure on delamination beginning. In addition, intralaminar damages have been modeled and a delamination initiation criterion have been established. Moreover, intralaminar damages modeling could take into account incomplete closing cracks effects. Delamination criterion is a stress criterion. It's built with the delaminating interface's stress vector of whom components are averaged on a characteristic distance. At last, the model and the criterion were validated on both non holed and holed specimens.Nous avons travaillé au cours de cette étude sur des plaques stratifiées en verre/époxy fabriquées à partir de préimprégnés pseudo-tissés. Ces composites sont sujets au délaminage et à la fissuration intralaminaire. L'étude se décompose en quatre grandes étapes. Tout d'abord, une campagne d'essais a été menée, au cours de laquelle les caractéristiques des endommagements intralaminaires transverses et leur cinétique d'évolution ont été déterminées. Cet endommagement présente beaucoup de points communs avec celui observé dans les matériaux non tissés. Toutefois, la structure tissée du matériau a des conséquences sur certaines de ces caractéristiques, en particulier sur sa cinétique d'évolution. Une deuxième campagne d'essais a été réalisée afin d'étudier le phénomène d'initiation du délaminage aux voisinages des bords. Dans ce but, une méthode d'observation optique innovante a été établie afin de pouvoir visualiser durant les essais les différents mécanismes de dégradation présents. Nous avons ainsi étudié l'influence de la fissuration intralaminaire et de la structure tissée sur le début du délaminage. En parallèle, ces endommagements ont été modélisés. Ainsi, un modèle de comportement à l'échelle mésoscopique, prenant en compte les dégradations intralaminaires, a été mis en place. Les effets dus à la refermeture incomplète des fissures a également été prise en compte dans le modèle. De plus, un critère d'initiation du délaminage a été établi. Le critère est construit à partir des composantes du vecteur contrainte de l'interface, moyennés sur une distance caractéristique. Enfin, une dernière phase a permis de valider le modèle et le critère sur des structures non trouées et trouées