Modélisation de l’endommagement des matériaux composites avec la méthode X-FEM

Abstract

Nous avons présenté la méthode XFEM, qui est basé sur la forme faible, en mettant l’accent sur les aspects de la mise en oeuvre. La méthode XFEM décrite dans ce manuscrit est particulièrement bien adaptée pour les applications de la mécanique de la rupture et nous l’avons ainsi appliquée à des problèmes de simulation de l’endommagement des matériaux composites au d’un stratifié croisé [0,90]s. Les résultats obtenus des simulations sur le stratifiés croisé [0°,90°,0°] sont présentés et sont comparés avec les résultats obtenus avec le critère de Hashin. On a mis en référence les solutions du critère de Hashin pour étudier l’exactitude et la convergence de la méthode XFEM pour les estimations des champs de déformations et de contraintes. A partir de l’analyse des différents résultats, nous pouvons en déduire les principales conclusions suivantes : - Les résultats des simulations ont permis de confirmer que l’initiation et l’évaluation du premier mode d’endommagement, fissuration transverse, est principalement pilotée par la contrainte normale dans les couches désorientées du stratifié. De plus l’amorçage de ces fissure est facilité dans les stratifiés avec des couches 90°. - L’apparition des fissures longitudinales est provoquée par la contrainte normale transverse. Elle résulte de l’effort poisson du à la forte anisotropie du matériau. Nous pouvons conclure que la dégradation des propriétés mécaniques du stratifié est principalement causée par les fissures transverses et l’initiation /développement des décohésions entre les couches désorientées (délaminages locaux). - La méthode XFEM a donnée des résultats moins précis que le critère de Hashin pour les fissures longitudinales. Ce dernier ne peut pas être négligée car elles ont une grande influence sur la déformation transverse du stratifié. Quant à la ruine finale du stratifié, elle est principalement provoquée par la coexistence des différentes modes d’endommagement, ensuite c’est la contrainte normale longitudinale de la couche à 0° qui est responsable de la rupture. La méthode XFEM proposée est limitée pour la simulation des composites stratifiés, lorsqu’il s’agit de calculer les contraintes de délaminage, elle ne met pas en évidence les principaux modes de dégradations observées dans les composites menant à la rupture totale du stratifié. Enfin, pour mieux appréhender le mode de comportement de telles structures en occurrence, les composites multicouches, des essais plus poussés de caractérisation mécanique sont indispensable et plus que nécessaire dans l’avenir. Il reste également un effort à fournir pour simuler des éprouvettes plus réalistes, qui permettent de reproduire plus quantitativement les observations. Il sera aussi nécessaire de confronter ces résultats à autres modèles et à faire varier la structure du stratifié [0°, 90°,0°].