Contribution à la modélisation du comportement mécanique des structures sandwichs soumises à l'impact - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Contribution to the modelling of the mechanical behaviour of sandwich structures subjected to dynamic loadings

Contribution à la modélisation du comportement mécanique des structures sandwichs soumises à l'impact

Résumé

This work deals with the modelling of the mechanical behaviour of sandwich structures submitted to impact loadings. It focuses on the study of sandwichs made of composite woven fabric skins and Nomex honeycomb core.

A hypoelastic constitutive law dedicated to composite woven fabrics is developed in local objective referential at the meso scale of the elementary ply. Orthotropy, irreversibilty and strain rate dependence are taken into account. To avoid the localisation phenomena that arises when a softening law is used and that creates spurious mesh dependence, a delayed damage meso model is chosen.

To characterise the response of Nomex honeycomb core, experimental tests are performed on classical compressive specimens and on quad-blocs shearing specimens. A detailed numerical study highlights the effects of the free edges, the interfaces and the structure. It gives hints on how to improve the tests.

The mechanical behaviour of Nomex honeycomb core is then modelled and special care is paid to the non linear response in out of plan compression. Coupling damage and plasticity, enables the model to deal with the whole response in an integrated fashion.

Last, simulations of impacts on sandwich plates conclude the work.
Les travaux réalisés portent sur la modélisation du comportement mécanique des structures sandwichs soumises à l'impact. Ils se restreignent au cas particulier des sandwichs à peaux composites tissées et âme en nids d'abeilles Nomex.

Une loi de comportement hypoélastique dédiée aux composites tissés est développée en référentiel local objectif à l'échelle méso du pli élémentaire. Elle prend en compte l'orthotropie du pli, les phénomènes irréversibles et la dépendance de la réponse à la vitesse de déformation. Le problème de la localisation des déformations, rencontré classiquement avec les modèles adoucissants et qui conduit à la dépendance de la réponse au maillage, est traité par l'utilisation d'un modèle d'endommagement à effet retard.

Pour caractériser expérimentalement la réponse de nids d'abeilles Nomex, des essais de compression classiques et de cisaillement sur éprouvettes quad-blocs sont menés. Une étude numérique détaillée met en évidence les effets de bord, d'interface et de structure qui apparaissent et des voies d'améliorations sont discutées.

Le comportement mécanique des nids d'abeilles Nomex est alors modélisé, l'accent étant placé sur la réponse non linéaire complexe observée en compression hors plan. Le modèle proposé permet, par un couplage en endommagement et plasticité, de traduire correctement toute la phase de la réponse.

Pour terminer, les modèles développés sont testés sur des simulations d'impacts de plaques sandwichs.
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Dates et versions

tel-00276946 , version 1 (03-05-2008)
tel-00276946 , version 2 (26-05-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00276946 , version 2

Citer

Steven Marguet. Contribution à la modélisation du comportement mécanique des structures sandwichs soumises à l'impact. Mécanique [physics.med-ph]. Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00276946v2⟩
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