Etudes de quelques modélisations de structures en composite à haute rigidité en flexion

• Auteur / Autrice : Marie-Hélène Philippe
• Direction : Alain Ehrlacher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC
• Jury : Président / Présidente : Stephen W. Tsai
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Buteau, Taieb Naciri
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patrice Hamelin, Geneviève Inglebert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux

Stratifications

Matériaux -- Recherche

Mots clés libres

Calcul construction - Calcul structure

Essai

Propriété des matériaux

Résumé

L'objet de ce mémoire est de proposer des outils de conception pour le dimensionnement en raideur de panneaux fléchissant en composite à rigidité spécifique élevée. On y présente dans une première partie, une nouvelle formulation de la théorie classique des stratifiés de Reissner-Mindlin (Théorie de Sab), et des modélisations multiparticulaires issues de la théorie M4 (Modélisation Multi particulaire des Matériaux Multicouches), adaptées à la description du comportement des structures traditionnelles sandwich en composite, dont on connait les propriétés mécaniques équivalentes de l'âme. Dans une seconde partie, on s'intéresse au développement d'une modélisation d'une nouvelle structure sandwich en composite possédant une âme hétérogène constituée de parois raidissantes transversales, baptisée structure alvéolaire et mise au point au CERAM de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées (ENPC). Une méthode d'homogénéisation a permis de remplacer le milieu hétérogène alvéolaire 3d par un milieu homogène équivalent 2D. Les validations de ces modèles ont été effectuées en comparant les résultats obtenus avec des solutions exactes ou des maillages éléments-finis réalisent avec le code de calcul SAMCEF. Elles ont permis de montrer la pertinence des différentes modélisations développées dans ce mémoire. Leur intégration prévue dans un code de calcul par éléments-finis industriel permettra de disposer d'outils numériques 2D permettant de dimensionner simplement et efficacement les structures sandwichs et alvéolaires.

This work is devoted to the development of new modellings of composite structures with high specitif bending stiffness. The purpose is to propose suitable tools for the analysis of flexural stiffness. In the first part of the thesis, new plate modellings (2D modellings) are proposed to describe sandwich structures which core is homogeneous (foams) or can be considered as homogeneous (honeycombs). A new formulation of the classical sandwich theory based upon the REISSNER6Mindlin kinematic assumptions (the Sab’s theory), and multiparticle sandwih modellings based upon the M4 theory (Multiparticle Modelling of the Multilayered Materials), are developped. The second part is devoted to a modelling of a new sandwich structure called « hollow-core composite », with an heterogeneous core made of a serie of diagonal stiffeners, and which technology was developed at the CERAM laboratory of the ENPC. The hollow-core heterogeneous 3D medium was turn into an equivalent homogeneous 2D medium by using an homogeneization process. Assessments of thise modelling were conducted by comparing results from analytical exact solutions or finite-element meshes of the software SAMCEF. The accuracy of the different modellings developed in this thesis were shown. Thzy should be used to develop 2D finite-element meshes integrated in a market software, which will simplify the design of the sandwich and hollow-core structures.