Mise en œuvre de modèles discrets du comportement mécanique de structures tissées

Elaboration of discrete models of the mechanical behavior of woven structures

• Auteur / Autrice : Bilel Ben Boubaker
• Direction : Jean-François Ganghoffer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique

Fibres textiles

Essais dynamiques

Résumé

Cette thèse développe des modèles prédictifs du comportement mécanique des matériaux textiles, de l'échelle du fil à celle de la structure. Un modèle mécanique d'un fil textile basé sur une approche discrète masses-ressorts est élaboré. Une étude de stabilité, de déformée et du tombé d'un fil est menée. Deux modèles discrets masses-ressorts de structures tissées sont ensuite développés, à deux échelles différentes. L'approche macro prend en compte de façon analogique des modes de déformation en extension, flexion, cisaillement, torsion à l'échelle d'une cellule de base. La minimisation de l'énergie potentielle de la structure en donne la forme d'équilibre ; la stabilité est analysée selon le critère de Dirichlet Lagrange. L'approche méso modélise explicitement les ondulations des fils et prend en compte les interactions entre fils de chaîne et trame. Des simulations en traction uni et biaxiales mettent en évidence les contributions à la déformation de la variation d'ondulation et de l'extension du fil, ainsi que l'effet des paramètres mécaniques des fils.

Predictive models of mechanical behavior of the textile materials are developed, starting from the scale of a single yarn. Based on a mass-spring discrete approach, the model allows the study of the yarn’s stability and deformed shape. Two mass-spring discrete models of woven structures have been developed from macro/meso approaches. The macro approach built from a mass-spring network, describes the fabric mechanical behavior at the scale of a unit cell, and predicts the stability and draping behaviour. The equilibrium shape of the structure subjected to its own weight and to the traction applied on its edges is obtained as the minimum of the total potential energy. The mesoscopic approach explicitly accounts for the yarn undulations and the interactions between yarns. The deformation of the woven structure due the change of yarn undulation and yam extension under uniaxial and biaxial traction simulations are evidenced, as well as the impact of the mechanical parameters of both yarns.