Une stratégie de calcul pour l'analyse à l'échelle ''micro'' des endommagements jusqu'à rupture des composites stratifiés

Micromodel-based simulations for laminated composites

• Auteur / Autrice : David Violeau
• Direction : Pierre Ladevèze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Génie mécanique. Génie civil
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique et technologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1975-2021)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Analyse multiéchelle

Stratifiés

Matériaux hybrides

Composites

Résumé

Les mécanismes de dégradation des composites stratifiés sont aujourd’hui très bien connus mais la simulation jusqu’à rupture reste un challenge majeur. Un nouveau modèle de calcul microscopique hybride a récemment été proposé et permet de prendre en compte tous les modes de dégradations des stratifiés. Le modèle microscopique est hybride et couple à la fois des mécanismes discrets et continus. Celui-ci s’appuie sur l’introduction de surfaces de rupture minimales conférant ainsi au modèle un aspect discret. Un milieu continu endommageable est introduit pour modéliser les dégradations continues à l’échelle du pli. Très simple d’interprétation et reposant sur peu de quantités matériaux à identifier, le modèle n’est viable que s’il est associé à des moyens de calcul performants. Une stratégie multiéchelle avec homogénéisation en espace développée depuis plusieurs années est ici étendue pour traiter des problèmes complexes tridimensionnels et incluant de nombreuses surfaces de contact. Des développements spécifiques associés à la réduction du coût de calcul (taille du problème à résoudre et temps de résolution) ont été menés sur des exemples simples bidimensionnels. Le calcul du critère permettant la propagation des fissures a nécessité également des simplifications importantes. Ces différents points ont été mis en œuvre dans un code de calcul complet écrit en langage C++ dans la plateforme du LMT permettant de traiter des problèmes complexes non-linéaires bidimensionnels ou tridimensionnels et pouvant inclure les effets de l’environnement. Des exemples simples sont réalisés et permettent de simuler des scénarios de dégradation complexes

A calculation strategy for the simulation of a complete microscopic model is developed This strategy enables one to account for damage mechanisms in laminated composites. The model mixes discrete and continuous approaches by introducing potential rupture surfaces and a damageable continuous medium. This approach requires suitable calculation tools unavailable in industrial analysis codes. The strategy presented is multiscale in space and is based on a decomposition of the domain into substructures and interfaces. This strategy enables one to simulate complex problems with multiple cracks. In practice, to use such a model, the strategy must be improved in order to handle very large numbers of substructures and interfaces and to estimate the rupture criteria for the surfaces introduced into the model. I provide simple examples which demonstrate the capabilities of the microscopic model.