Influence du choc sur la tenue en pression externe des cylindres composites

Influence of impact on the behaviour of composite cylinders under external pressure

• Auteur / Autrice : Papa Birame Gning
• Direction : Francis Collombet, Peter Davies, Mostapha Tarfaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des structures navales (Brest2002-2007)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École nationale supérieure des ingénieurs des études et techniques d'armement (1971-2010)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Impact

Essais de résilience

Composites

Mots clés libres

Cylindres composites

Enroulement filamentaire

Essais quasi-statiques

Choc

Endommagement

Effets d’échelle

Pression externe

Modélisation par éléments finis

Résumé

Ce travail a pour objectif d’étudier l’influence du choc à basse vitesse sur le comportement des cylindres composites sollicités en pression externe. Le comportement au choc des structures tubulaires réalisées par enroulement filamentaire n'est pas pris en compte dans leur dimensionnement. Pourtant, en service l'endommagement localisé introduit par un impact accidentel peut mettre en cause leur capacité à résister à l’implosion. L’étude a permis d’identifier les mécanismes d’endommagement opérant lors de l’interaction projectile-tube. L’examen des effets d'échelle a montré que les lois traditionnelles de similitudes ne suffisent pas pour prédire l’endommagement des structures de plus grande échelle. Des essais d’implosion sur des cylindres sains et endommagés ont indiqué que les fissures sont plus nocives que les délaminages pour la tenue en pression externe. Des simulations par éléments finis prenant en compte l’endommagement ont montré un effet des dommages sur la pression limite.

The aim of this work is to study the influence of low speed impact on the behaviour of composite cylinders subjected to external pressure. Filament-wound tubular structures find many applications in the marine area but their behaviour under impact is usually not considered in design. Nevertheless, localized damage introduced by accidental impact can reduce their resistance to implosion. The study has enabled damage mechanism occurring during projectile-target interaction to be identified. The examination of scale effects showed that traditional scaling laws are not sufficient to predict damage on higher scale structures. Implosion tests on damaged and undamaged cylinders indicated that intralaminar cracks are more harmful than delaminations for external pressure behaviour. Finite Element simulations with consideration of material damage show an effect of damage on implosion modelling.