Application de la méthode Thick Level Set à l'étude des composites stratifiés

Studies of the laminates with the Thick Level Set approach

• Auteur / Autrice : Thibault Gorris
• Direction : Laurent Stainier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Ecole Centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fissuration

Composites

Mots clés libres

Approche Thick Level Set (TLS)

Résumé

Cette étude considère l’endommagement des composites stratifiés par une méthode proposant la propagation d’un front de levelset épais (TLS : Thick LevelSet). Un modèle élements finis est généralisé pour étudier l’ensemble des dommages dans un composite : fissuration transverse dans la couche 90, délaminage en pointe de fissure et délaminage entre les deux couches. La génération de nouvelles fissures est contrôlée à l’aide du taux de restitution d’énergie locale Y. L’étude porte sur l’espacement critique entre plusieurs fissures au sein de stratifié verre/époxy, carbone/époxy. Le travail de thèse étudié dans ce manuscrit propose donc d’appliquer et d’améliorer une nouvelle méthode de modélisation de l’endommagement des composites stratifiés avec différents empilements. Les travaux portent plus particulièrement dans des empilements 0 et 90 du fait de la limitation au cas 2D. L’objectif est ici de déterminer les outils nécessaires à la description discrète de la microfissuration transverse et du délaminage, puis d’en identifier les différents paramètres ainsi que leur influence pour enfin valider le travail par la comparaison avec des résultats expérimentaux obtenus dans la littérature. L’étude aborde également la fissuration dans les plis de peau.

This work presents a study of damage in cross-ply laminates by a new thick levelset (TLS) approach. A generalised finite element model is developped to study the various kinds of damage in a composite : transverse cracking in the 90 layer, delamination at crack-tip and at the interface between plies. Generation of new cracks is controlled by the local energy release rate Y. With this model, we can predict critical crack spacing in glass/epoxy or carbon/epoxy laminates. Various stacking sequences are considered, but we focus on cross-ply (0 and 90 orientation) laminates models. We determine the var-ious modeling elements necessary to a discrete description of transverse micro-cracking and delamination, identify necessary parameters and check their influence, finally validat-ing our work by comparaison with results from literature