Calcul à l'echelle méso avec interface non locale des composites stratifiés

Meso scale with non local interface simulation of stratified composite

• Auteur / Autrice : Felipe Eduardo Bordeu Weldt
• Direction : Pierre-Alain Boucard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique, génie civil
• Date : Soutenance le 06/01/2012
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Coutellier, Gilles Lubineau, Stéphane Mahdi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Feyel, Christian Hochard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Détérioration

Stratifiés

Mots clés libres

Composites

Endommagement

Calcul parallèle

Composites

Damage

Parallel calcul

Résumé

L'industrie utilise de plus en plus les matériaux composites stratifiés à matrice organique (CMO) pour remplacer les alliages métalliques légers. Avec un rapport résistance/masse supérieur aux alliages métalliques, ces matériaux constituent une véritable alternative pour diminuer le poids des structures. Cependant, la certification des structures en composite est une procédure lourde et complexe. Le Virtual Testing consiste à remplacer une grande partie des essais réels par des simulations numériques en vue de diminuer la quantité d'essais physiques nécessaires pour la certification. Toutefois, les modèles ainsi que les méthodes de calcul utilisés pour les simulations doivent avoir la confiance des autorités de contrôle. On ce concentre ici sur le Méso-modèle Amélioré d'Endommagement des Composites Stratifiés qui, depuis un vingtaine d'années, a démontré être un modèle capable de prendre en compte la plupart de mécanismes de dégradation d'une structure composite. Ce modèle, non linéaire, non local et d'évolution, est défini à l'échelle du pli. La taille des problèmes résultants de la simulation de ce type de modèle est considérable. Dans ces travaux, un grand intérêt a été porté au traitement numérique du modèle. Dans un premier temps, l'intégration du modèle dans un code de calcul a permis d'y apporter des améliorations. En ce qui concerne la méthode de résolution, une méthode de décomposition de domaine permet l'utilisation du modèle pour la simulation de structures de taille moyenne. L'approche proposée permet de surmonter les difficultés liées à l'utilisation d'un modèle non local et non linéaire au sein d'une méthode de décomposition de domaine.

The industry uses more and more organic matrix composite materials to replace the light metallic alloys. With a strenght/mass ratio superior to the metallic alloys, these materials constitute a real alternative to decrease the weight of the structures. However, the certification of composite structures is a heavy and complex procedure. Virtual Testing consists in replacing a big part of the real essays by numeric simulations to decrease the quantity of physical essays necessary for the certification. However, the models as well as the numerical methods used for the simulations have to be trusted by the certification authorities. Here we focus on the Enhanced Damage Mesomodel which, for twenty years, has demonstrated to be a model capable of taking into account most of the degradation mechanisms of a composite structure. This non linear and non local model is defined at the composite layer scale. The size of the problems generated by a simulation with this type of model is considerable. In this work, special emphasis was put on the numerical treatment of the model. At first, the integration of the model in a simulation code allowed us to improve it. With regards to the resolution method, a domain decomposition method allows the use of the model for the simulation of intermediate-sized structures. The proposed approach allows to surmount the difficulties linked to the use of a not local and not linear model within a method of decomposition of domain.