Proposition d'une conceptualisation et d'une classification des problèmes de fatigue mécanique

National audienceOn propose de conceptualiser les problèmes de calcul de structure dits de fatigue et d'en déduire une classification allant de la plus complexe à la plus simple. Parce que le concept de fatigue est avant tout un concept que l'on peut estimer structural plutôt que local, une première classification est basée sur des paramètres représentatifs des sollicitations structurales. Ensuite, une seconde classification est basée sur des paramètres représentatifs de l'état local de la variable d'état "pilote" (déformation, contrainte...). L'objectif visé est d'aider à la résolution des problèmes structuraux complexes de fatigue en tenant compte du caractère tridimensionnel et non uniforme des états locaux de contraintes et de déformations, notamment en facilitant la justification du passage des lois d'évolution écrites dans le cadre de la Thermodynamique des Milieux Continus vers les lois usuelles de fatigue. Le propos n'est pas que ces classifications induisent ou donnent directement les clés de cette résolution générale quels que soient les matériaux et les phénomènes physiques, c'est un problème bien trop complexe. Néanmoins, ces classifications doivent aider à cerner ce qu'il convient de faire figurer ou non dans les lois d'évolution de fatigue pour un problème donné d'une classe donnée

Mode d'ouverture d'une fissure : de la mécanique de la rupture à la mécanique de l'endommagement = Crack opening mode : from fracture mecanichs to damage mecanichs

International audienceOn propose dans cette étude un modèle de comportement d'un milieu composite microfissuré formulé de manière tridimensionnelle, qui résout l'ensemble des contraintes théoriques indispensables à la cohérence d'un modèle, notamment, le respect de la condition de contact unilatéral et la prise de l'anisotropie induite. Pour parvenir à ce résultat, on a étendu à la Mécanique de l'Endommagement, la notion de Mode d'Ouverture d'une fissure qui existe en Mécanique de la Ruptur

Life prediction for carbon fibre filament wound composite structures

International audienceThe processes governing the failure of filament wound composite structures have been examined. It is shown that the fibres controlling the failure of such a structure, when it is internally pressurised, can be considered to be subjected only to tensile loads. A multi-scale model has been developed which considers the effects on the scale of the elastic fibres and includes the effects of the viscoelastic matrix as well as debonding around fibre failures. The intact fibres neighbouring fibre breaks are subjected to an increase in stress and a higher probability of failure than elsewhere in the composite. During a monotonic failure test the initially random fibre failures are seen to begin to coalesce in a way governed by the stochastic nature of the fibre breaks and this eventually leads to failure. Under prolonged loading the relaxation of the matrix around fibre breaks causes the overloads in the neighbouring fibres to evolve and to induce delayed fibre breaks which can eventually lead to instability in the structure. The model allows these processes to be taken into account while calculating the behaviour of the whole composite structure

Caractérisation d'une colle structurale polyuréthane

National audienceLe projet MP32 du pôle de compétitivité EMC2 vise la maîtrise des assemblages multimatériaux pour ses industriels partenaires. Des essais sur une colle structurale polyuréthane employée par l'un d'eux ont fait ressortir un comportement mécanique de type viscoélastoplastique avec une entrée en plasticité sensible à la pression hydrostatique. Une modélisation originale en a été proposée, avec notamment un critère de plasticité qui est dérivé de celui de Drucker-Prager. La procédure d'identification des paramètres de la loi de comportement dépendants du matériau est ici détaillée. Le dispositif de sollicitation multiaxiale d'interfaces Arcan-Mines est employé pour l'identification du critère. La modélisation et l'identification sont validées par la simulation d'un essai fait sur assemblage à quatre recouvrements de colle

Three-dimensional analysis of load transfer micro-mechanisms in fibre/matrix composites

International audienceThis study gives a detailed analysis of load distributions around fibre breaks in a composite. In contrast to other studies reported in the literature, the analysis considers different configurations of composite damage from the failure of a few to the failure of many fibres. The model considers three types of matrix behaviours (elastic, elastic–plastic and viscoelastic) with or without debonding at the broken fibre/matrix interface. In this way, the usual limitations of the finite element approach are overcome so as to take into account the number and interactions of broken fibres whilst maintaining an evaluation of the various fields (stresses in particular)

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

Analyse expérimentale d'un composite textile en vue d'une modélisation multiéchelle = Experimental analysis of a textile composite for multiscale modelling purposes

National audienceOn propose dans cette étude de comprendre le comportement mécanique d'un composite textile. Pour ce faire, l'étude se scinde en deux parties distinctes. Dans cet article, nous présentons les essais expérimentaux. Ces essais ont été réalisés sur le matériau composite (pour laquelle l'échelle de travail est appelée l'échelle macroscopique) mais également sur les constituants des composites (pour laquelle l'échelle de travail est appelée l'échelle microscopique). L'étude de modélisation numérique du matériau fait l'objet d'un second article

Une méthode FE2 simplifiée appliquée à la modélisation de l'éclatement des réservoirs composites hautes pressions

International audienceOn propose dans cette étude la modélisation des phénomènes physiques à l'origine et induits par celui de rupture de fibre au sein d'un composite unidirectionnel. Cette modélisation, faite à l'échelle microscopique, permet de construire une base de données qui va décrire cette échelle au sein d'un procédé multiéchelles FE2 simplifié. Ce procédé est ensuite utilisé pour réaliser le dimensionnement à l'éclatement d'un réservoir composite bobiné

Dimensionnement de structures composites par une méthode FE2 simplifiée. Application au calcul de réservoirs composites

National audienceOn propose dans cette étude la modélisation des phénomènes physiques à l'origine et induits par celui de rupture de fibre au sein d'un composite unidirectionnel. Cette modélisation, faite à l'échelle microscopique, permet de construire une base de données qui va décrire cette échelle au sein d'un procédé multiéchelles FE2 simplifié. Ce procédé est ensuite utilisé pour réaliser le dimensionnement à l'éclatement d'un réservoir composite bobiné

Comportement en fatigue de structures épaisses en matériaux composites = Fatigue behaviour of thick composite structures

National audienceCe travail traite de l'étude et la modélisation de l'endommagement par fissuration intra-laminaire dans les structures épaisses en matériaux composites sous chargements statiques et cycliques. La fissuration intra-laminaire est généralement le premier type de défaut rencontré au niveau macroscopique dans les composites stratifiés. Bien qu'elle ne soit pas catastrophique pour l'intégrité de la structure, la fissuration peut être à l'origine d'autres types de défauts beaucoup plus néfastes. Des essais de traction quasi-statiques et cycliques nous ont permis de mettre en évidence les caractéristiques de l'endommagement, notamment la fissuration intra-laminaire ainsi que les chutes de rigidité dues à l'apparition des fissures. La modélisation proposée est basée sur la Mécanique de l'Endommagement. Elle permet de décrire l'évolution de la fissuration ainsi que les chutes de rigidité associées. Le comportement du pli est supposé élastique endommageable. La loi d'évolution est écrite à l'aide de variables locales ce qui la rend totalement indépendante de la géométrie de la structure et du chargement extérieur. Le modèle écrit et identifié dans le cas d'éprouvettes droites est ensuite appliqué et validé sur une plaque trouée