Thèse soutenue

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Auteur / Autrice : Muhammad Ilyas
Direction : Michel SalaünFrédéric Lachaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique. Génie des matériaux
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Toulouse, ISAE

Résumé

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Dans l'industrie aéronautique, les règles de conception et les critères de dimensionnement concernant la durabilité des structures composites impactées ne sont pas bien connus. Des outils numériques prédictifs et robustes doivent être développés pour réduire le temps de conception et les coûts de certification, mais aussi pour déterminer des liens entre le comportement matériau et le comportement global des structures. Dans ce cadre, il est visé dans cette étude de comparer des mesures de défauts d'impacts à celles de deux méthodes de prévisions numériques de dommages : l'une par modélisation d'une discontinuité géométrique modélisant un décollement de couches, l'autre sans modéliser l'ouverture mais par un modèle d'endommagement continu. Notre attention s'est portée sur deux types de matériaux unidirectionnel pré imprégnés en carbone/epoxy : T700/M21S et T800/M21S ; pré imprégnés sensible à la vitesse de déformation enraison d'un pourcentage élevé de thermoplastqiue présent dans la résine M21. Des essais de caractérisation du comportement quasi statique et dynamique ont été effectués sur des stratifiés équilibrés de type [±θ]. Concernant les essais dynamiques au banc d'essai Hopkinson, une saturation de la fissuration des plis a été décrite et l'effet de la vitesse de déformation du T800/M21S a été établi jusqu'aux vitesses de déformation moyennes (1000/s). Une loi cohésive a été développée pour modéliser le délaminage en dynamique rapide dans le code explicite non linéaire LS-DYNA®. Une loi d'endommagement des plis a été développée sur la base du modèle de Matzenmiller-Libliner-Taylor. Ce modèle d'endommagement 3D permet par couplage de multi critères définissants des seuils d'endommagement, de modéliser la fissuration des couches des stratifiés et du délaminage de manière couplée. Les endommagements après impact relevés lors d'une campagne d'essais expérimental pour différentes vitesses d'impacts, sont comparés aux deux types de modèles numériques. Il apparaît que le modèle d'endommagement 3D développé prédit bien les zones endommagées, les tailles des délaminages et l'intendation résiduelle, alors que les modèles cohésifs sont plus intrusifs entraînant des délaminages plus isotropes.