Caractérisation de la propagation de délaminage des stratifiés composites multidirectionnels

• Auteur / Autrice : Pongtorn Prombut
• Direction : Jean-Jacques Barrau, Laurent Michel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Ondes -- Propagation

Composites -- Délaminage

Impact

Matériaux -- Essais dynamiques

Rupture, Mécanique de la

Stratifiés

Composites

Mots clés libres

Composite

Multidirectionnel

Délaminage

Mode mixte

Critère de propagation

Mécanique de la rupture

Essais de caractérisation

Résumé

L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie permettant d'établir un critère de propagation du délaminage pour des stratifiés composites multidirectionnels (MD). Une stratégie d'essais a été mise en place afin d'évaluer la résistance au délaminage de l'interface de type θ°/0° en modes mixtes I+II sans faire l'essai en mode I pur. Ce dernier a été évité car un problème de changement de plan du délaminage a été anticipé. Deux séquences d'empilement MD, symétrique et asymétrique, avec une interface de délaminage de 45°/0° ont été déterminées à l'aide de la théorie classique des stratifiés et de simulations par éléments finis. Puis, la caractérisation du délaminage a été effectuée pour un composite carbone-époxy T700/M21 aux interfaces 0°/0° (UD) et 45°/0° (MD). La procédure utilisée pour la détermination des séquences MD s'est traduite par des comportements convenables des éprouvettes sous l'essai de délaminage. Ensuite, l'exploitation des essais a été réalisé selon trois approches: expérimentale, analytique, et numérique. La méthode de la complaisance expérimentale s'est révélée la plus adaptée pour la détermination de la résistance au délaminage (GC). Le calcul de la répartition des modes de délaminage a été assuré par simulation numérique de la propagation dans une « couche de résine » positionnée à l'interface. Enfin, la réponse à la rupture par délaminage a été représentée par un critère semi-empirique pour chaque interface. La comparaison des critères montre que les deux interfaces présentent une résistance comparable au délaminage en mode I pur tandis que l'interface 45°/0° est plus résistante au délaminage en modes mixtes I+II et en mode II pur.

The objective of this study is to develop a methodology for establishing delamination propagation criteria of multidirectional (MD) composite laminates. A test strategy was defined in order to evaluate the delamination resistance of the interface type θ°/0° under mixed modes I+II without resorting to the test in pure mode I. The mode I test was avoided due to an anticipated problem of delamination migrating out of the intended interface. Two stacking sequences MD, symmetric and asymmetric, with a delamination interface of 45°/0° were determined using classical lamination theory and finite element simulation. Then, the characterization tests were performed on a carbon/epoxy composite (T700/M21) at the interfaces 0°/0° (UD) and 45°/0° (MD). The procedure used for determining the MD lay-ups resulted in desirable behaviors of the specimens under delamination tests. After that, the test results were analyzed using experimental, analytical, and numerical approaches. The experimental compliance method proved to be the most suitable tool in determining the delamination resistance (GC). Finite element simulation was used for mode partitioning. The delamination was modeled in a “resin interlayer” of the interface. Finally, the propagation responses of each interface were represented by a semi-empirical criterion. The comparison of the criteria shows that the two interfaces have a comparable resistance to the pure mode I loading while the interface 45°/0° is more resistant to the delamination in mixed modes I+II and pure mode II.