Towards the modelling of damaging and perforation of laminated composite structures subjected to ballistic impact

Vers la modélisation robuste de l'endommagement et de la perforation de structures composites soumises à des impacts balistiques

Eugénie Jacquet (1)

1 LSV - Laboratoire Spécification et Vérification [Cachan]

This study aimed to obtain a robust model for predicting the damages and erosion of composite panels impacted by projectiles with velocities between 1000 m/s and 3500 m/s. For this, a large number of tests and observations was performed at the Centre d'Etude de Gramat, France. An extension of a damageable mesomodel developed primarily in statics was proposed to manage objectively the transition damage, rupture, erosion. The proposed model was tested numerically in Abaqus, first vs matrix degradation, and then vs fibres breakdown. Particular attention was paid to the effects of energy stored in the form of static preload. Finally, simulations of trials demonstrated the robustness of the numerical model, its relevance in terms of crater prediction and residual damages, but also its current limitations in terms of fibre pullout.

Ce travail avait pour but l'obtention d'un modèle robuste permettant de prévoir l'état d'endommagement et l'érosion de panneaux composites impactés soumis à des projectiles pour des vitesses comprises entre 1000 m/s et 3500 m/s. Pour cela un nombre d'essais et d'observations importants a été réalisé au Centre d'Etude de Gramat. Une extension d'un méso-modèle d'endommagement développé principalement en statique a été proposée pour gérer, de façon objective la transition endommagement, rupture, érosion. Le modèle proposé a été testé numériquement au sein d'Abaqus, tout d'abord vis-à-vis de la détérioration matricielle, puis de la rupture des fibres. Une attention particulière a été portée aux d'effets d'énergie stockée sous forme de pécharge statique. Enfin des simulations des essais réalisés ont permis de montrer la robustesse numérique du modèle, sa pertinence en terme de prévision du cratère, des endommagements résiduels multiples mais également ses limites actuelles en terme d'arrachement de fibre.

Mots clés: stratifié carbone; impact balistique; vulnérabilité aéronefs

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]; Sciences de l'ingénieur [physics]

Eugénie Jacquet. Vers la modélisation robuste de l'endommagement et de la perforation de structures composites soumises à des impacts balistiques. Mécanique [physics.med-ph]. École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. Français. ⟨NNT : 2009DENS0016⟩. ⟨tel-00626054⟩