Modélisation d'impacts sur des stratifiés composites unidirectionnels et hybrides
Auteur / Autrice : | Bassam Mahmoud |
Direction : | Jean-François Ferrero, Issam Tawk |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie mécanique, Mécanique des Matériaux |
Date : | Soutenance le 11/07/2017 |
Etablissement(s) : | Toulouse 3 en cotutelle avec Université de Balamand (Tripoli, Liban) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Clément Ader (Toulouse ; 2009-....) |
Jury : | Président / Présidente : Valentina Lopresto |
Examinateurs / Examinatrices : Valentina Lopresto | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Abdellatif Imad, Patrick Rozycki |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les structures aéronautiques sont aujourd’hui largement réalisées à partir de matériaux composites, permettant ainsi d’en diminuer la masse. L’impact sur structure composite est une des sources de dommage la plus courante et la plus pénalisante. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle prédictif d’impact sur stratifiés unidirectionnels de faible épaisseur afin, dans un premier temps, de mieux comprendre les mécanismes d’endommagement mis en jeu et, dans un deuxième temps, de pouvoir proposer des pistes d’amélioration de la tenue de ces structures. La première étape de ces travaux a consisté à développer un modèle éléments finis explicite de stratifiés composite unidirectionnel, en s’appuyant sur les travaux d’impact sur pale d’hélicoptère réalisés par F. Pascal. Ainsi, un nouvel élément capable de représenter le comportement à l’impact des plis unidirectionnels a été formulé. Le comportement des paquets de fibres est représenté par des éléments barres stabilisés grâce à des éléments 2D spécifiques. La dégradation de ces éléments est pilotée par des lois d’endommagement déduites d’observations expérimentales. La stratégie de modélisation proposée a été identifiée sur la base d’essais expérimentaux pour deux matériaux : T700/M21 et HTA7/913. Les résultats donnés par le modèle ont ensuite été validés par une comparaison avec des essais d’impact à basse vitesse. Enfin, dans le but d’optimiser la tenue des stratifiés, des impacts à basse et moyenne vitesse sur des stratifiés hybrides unidirectionnels/tissus composites ont été étudiés expérimentalement et numériquement grâce à la stratégie de modélisation proposée.