Modèle numérique pour la simulation de la propagation des fissures de fatigue en mode I des plaques en aluminium réparées par patch en matériaux composites

Par la présente étude, une simulation numérique dynamique en 3D a été effectuée pour prédire le facteur d'intensité des contraintes à la pointe de fissure  ainsi que la durée de vie en fatigue d'une plaque en aluminium 2124-T3 réparée par un patch en composite.  Par la suite, une étude d'optimisation a été menée pour estimer la durée de vie adéquate justifiant une forme optimale du patch en composite.  Considérant les variables de conception telle que, la hauteur, la largeur et l'épaisseur du patch, en plus de l'épaisseur d'adhésif, une importante réduction du volume de patch peut être réalisée en appliquant le modèle développé. La sensibilité des paramètres optimaux du patch est étudiée sous différentes tailles de fissures. Différentes séquences d'empilement et propriétés mécaniques du patch sont également considérées afin de réduire  la concentration de contraintes au voisinage de la pointe  de fissure, en aboutissant à une forte réduction du volume.  

Etude de l’effet thermique sur les contraintes de cisaillement engendrées par arrachement de la plaque de renforcement FRP: Study of thermal effect on interfacial shear stresses in FRP-plated RC beams under pull-off test

Afin d’éviter les inconvénients des anciennes techniques de renforcement ou de réparation en utilisant les assemblages soudés, boulonnés ou rivetés, l’emplacement de plaques en matériaux composites collées extérieurement sur les structures est apparu comme une alternative fiable assurant une répartition uniforme des contraintes à l’interface. Mais pour des raisons de techniques inadaptées lors de la mise en oeuvre, de surexploitation ou de sousdimensionnement, les nouvelles approches ont soulevé le problème de la séparation de la plaque de renforcement FRP de la poutre en béton. Pour parer à ce type d’endommagement dans les structures réparées, une nouvelle approche analytique tenant en compte l’effet de la température a été développée pour simuler le phénomène de décollement au niveau de l’interface Béton-FRP lors une sollicitation en Mode II. Cette approche est basée sur l’emploi du modèle de la zone cohésive. La loi de comportement (τ-δ) est divisée en trois zones : élastique, adoucissement et décollement. En premier lieu, une validation du modèle analytique a été effectuée avec des résultats issus de la littérature. Afin de réduire la concentration des contraintes au front et retarder leur évolution au niveau de l’interface, une étude paramétrique a été effectuée avec succès pour montrer l’effet de la température et de la variation de propriétés mécaniques et géométriques de la plaque FRP sur le comportement de la structure réparée. In order to avoid various drawbacks caused by old reinforcement techniques and repair based on welded, bolted or riveted assemblies, composite panels glued externally on structures appeared as a reliable alternative ensuring a uniform distribution of the stresses at the interface. However, for reasons of unsuitable techniques during implementation, overuse or under-design, the new approaches have raised the problem of the separation of the FRP reinforcing plate from the concrete beam. To deal with this type of damage in the case of repaired structures, a new analytical approach taking into account the effect of temperature has been developed to simulate the phenomenon of detachment at the Concrete-FRP interface when applying a load in Mode II. This approach is based on the use of the cohesive zone model. The constitutive law (τ-δ) is divided into three zones: elastic, softening and separation. First, a validation of the analytical model was carried out with literature results. In order to reduce the stress concentration at the front and delay their evolution at the interface, a parametric study was carried out successfully to show the effect of the temperature and of the variation of mechanical and geometrical properties of the FRP plate on the behavior of the repaired structure