Etude micromecanique du comportement de structures composites a renforts discontinus

Micromechanical study of a short-fiber reinforced composites and structures

• Auteur / Autrice : GUANG GUO
• Direction : Didier Baptiste
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

Les materiaux etudies dans ce travail est un composite de type s. M. C. (sheet moulding compound). Ce materiau est constitue de deux phases principales: la matrice polyester chargee et les fibres de verre courtes orientees de maniere aleatoire. Une large utilisation de ce type de materiaux dans l'industrie automobile est fondee sur les interets suivants: une facilite de mise en uvre, de bonnes proprietes mecaniques, une densite relativement faible, les faibles couts de production mais cette utilisation nous pose aussi les problemes suivants: l'evaluation des proprietes mecaniques du composite et le dimensionnement de la structure en composite. Cette etude constitue une contribution a la resolution de ces problemes. Ce travail se decompose en trois etapes principales: (1) choix d'un modele. Une extension du modele de mori et wakashima est etablie. Cela nous a permis d'etudier le comportement elastique d'un composite renforce par des fibres courtes orientees aleatoirement dans l'espace du materiau. (2) identification des mecanismes d'endommagement au sein du materiau et integration de ces phenomenes dans le modele. Ce travail est effectue par des essais de traction et des observations a l'aide d'essais effectues dans le meb. Un critere local de rupture de l'interface fibre/matrice est determine de facon statistique en prenant en compte l'heterogeneite du materiau. Ce critere est introduit dans le modele et valide sur un volume elementaire representatif. (3) implantation du modele dans un code de calcul par elements finis. Le modele de type passage micro-macro a ete implante dans le code elements finis abaqus. Des validations sont ensuite faites en comparant les resultats experimentaux et numeriques via des essais de flexion quatre points, torsion et flexion-torsion combinees. Les calculs de structures, avec le modele de comportement elastique endommageable nous permettent de prevoir la distribution et l'evolution des endommagements au cours du chargement. L'anisotropie de la rigidite effective et de l'endommagement du materiau peuvent etre estimes pour une sollicitation non homogene, a partir des analyses a l'echelle du renfort