Modélisation du comportement des composites à fibres courtes non-alignées en dynamique (Document en Anglais)
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Modalités de diffusion de la thèse :
Modalités de diffusion de la thèse :
Auteur : Nciri Mariem
Date de soutenance : 11-05-2017
Directeur(s) de thèse : Lauro Franck
- Zouari Bassem
Président du jury : Doghri Issam
Membres du jury : Lauro Franck
- Zouari Bassem
- Chaari Fahmi
- Haddar Nader
- Notta-Cuvier Delphine
- Ammar Amine
- Bernasconi Andrea
- Maalej Yamen
Rapporteurs : Ammar Amine
- Bernasconi Andrea
Laboratoire : Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique Industrielles et Humaines - LAMIH
Ecole doctorale : Sciences pour l'ingénieur (SPI)
Nciri, Mariem
Nom
Nciri
Prénom
Mariem
Nationalité
TN
Date de soutenance : 11-05-2017
Directeur(s) de thèse : Lauro Franck
Lauro, Franck
Nom
Lauro
Prénom
Franck
Zouari, Bassem
Nom
Zouari
Prénom
Bassem
Président du jury : Doghri Issam
Doghri, Issam
Nom
Doghri
Prénom
Issam
Membres du jury : Lauro Franck
Lauro, Franck
Nom
Lauro
Prénom
Franck
Zouari, Bassem
Nom
Zouari
Prénom
Bassem
Chaari, Fahmi
Nom
Chaari
Prénom
Fahmi
Haddar, Nader
Nom
Haddar
Prénom
Nader
Notta-Cuvier, Delphine
Nom
Notta-Cuvier
Prénom
Delphine
Ammar, Amine
Nom
Ammar
Prénom
Amine
Bernasconi, Andrea
Nom
Bernasconi
Prénom
Andrea
Maalej, Yamen
Nom
Maalej
Prénom
Yamen
Rapporteurs : Ammar Amine
Ammar, Amine
Nom
Ammar
Prénom
Amine
Bernasconi, Andrea
Nom
Bernasconi
Prénom
Andrea
Laboratoire : Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique Industrielles et Humaines - LAMIH
Ecole doctorale : Sciences pour l'ingénieur (SPI)
Discipline : Mécanique
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : Composite à fibres courtesComportement viscoélastique-viscoplastiqueOrientation complexeEndommagement
Composites thermoplastiques -- Thèses et écrits académiquesMatériaux viscoélastiques -- Thèses et écrits académiquesViscoplasticité -- Thèses et écrits académiquesEndommagement, Mécanique de l' (milieux continus) -- Thèses et écrits académiquesMicrotomographie -- Thèses et écrits académiques
Résumé : L’utilisation de composites à matrice thermoplastique renforcée par fibres courtes (TRFC) connait une forte croissance pour une large gamme d’applications industrielles pour des conditions de chargement extrêmes (e.g. pare-chocs d’automobiles). Il est donc indispensable de développer des modèles de comportement des TRFC tenant compte des spécificités du matériau pour une large gamme de vitesse de déformation. Toutefois, le comportement de ces composites est complexe. Cette complexité est due, en premier lieu, au comportement viscoélastique (VE)-viscoplastique (VP) de la matrice avec une sensibilité à la pression. A cela s’ajoute les caractéristiques complexes du renfort en termes de distributions d’orientation des fibres courtes. De plus, le comportement de ces composites est affecté par des phénomènes d’endommagement coexistants (e.g. endommagement de la matrice et décohésion l’interface fibre/matrice). Dans ce travail, un modèle permettant la prise en compte de l’ensemble de ces phénomènes est proposé. Sa formulation est basée sur la décomposition du matériau en un milieu matriciel et plusieurs milieux de fibres, sur la base d’une décomposition additive du potentiel thermodynamique. Cette approche permet une implémentation simplifiée avec une résolution successive (mais non indépendante) du comportement de chaque milieu. Un avantage immédiat est la possibilité de prendre en compte tout type de comportement matriciel et tout type d’orientation. L’interface fibre/matrice, siège de la transmission de l’effort est modélisée par un transfert par cisaillement, avec sur une hypothèse locale d’iso-déformation dans la direction de la fibre. L’endommagement ductile de la matrice est pris en compte par un modèle d’endommagement anisotrope. La dégradation de l’interface fibre/matrice est décrite par un modèle de décohésion initiée en pointe de fibres. Un critère de rupture se basant sur le taux maximal de vide crée par décohésion est enfin introduit. La caractérisation du modèle est basée sur des campagnes d’essais quasi-statiques et dynamiques pour le cas de polypropylène pur et renforcé par fibres courtes de verre, à différents angles de chargement par rapport à la direction d’injection. Ces essais sont complétés par des observations au microtomographe permettant la caractérisation des distributions d’orientation locale des fibres. Des observations au MEB ont enfin permis de constater une éventuelle influence de la vitesse de sollicitation sur les mécanismes d’endommagement.
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : Composite à fibres courtesComportement viscoélastique-viscoplastiqueOrientation complexeEndommagement
Composites thermoplastiques -- Thèses et écrits académiquesMatériaux viscoélastiques -- Thèses et écrits académiquesViscoplasticité -- Thèses et écrits académiquesEndommagement, Mécanique de l' (milieux continus) -- Thèses et écrits académiquesMicrotomographie -- Thèses et écrits académiques
Résumé : L’utilisation de composites à matrice thermoplastique renforcée par fibres courtes (TRFC) connait une forte croissance pour une large gamme d’applications industrielles pour des conditions de chargement extrêmes (e.g. pare-chocs d’automobiles). Il est donc indispensable de développer des modèles de comportement des TRFC tenant compte des spécificités du matériau pour une large gamme de vitesse de déformation. Toutefois, le comportement de ces composites est complexe. Cette complexité est due, en premier lieu, au comportement viscoélastique (VE)-viscoplastique (VP) de la matrice avec une sensibilité à la pression. A cela s’ajoute les caractéristiques complexes du renfort en termes de distributions d’orientation des fibres courtes. De plus, le comportement de ces composites est affecté par des phénomènes d’endommagement coexistants (e.g. endommagement de la matrice et décohésion l’interface fibre/matrice). Dans ce travail, un modèle permettant la prise en compte de l’ensemble de ces phénomènes est proposé. Sa formulation est basée sur la décomposition du matériau en un milieu matriciel et plusieurs milieux de fibres, sur la base d’une décomposition additive du potentiel thermodynamique. Cette approche permet une implémentation simplifiée avec une résolution successive (mais non indépendante) du comportement de chaque milieu. Un avantage immédiat est la possibilité de prendre en compte tout type de comportement matriciel et tout type d’orientation. L’interface fibre/matrice, siège de la transmission de l’effort est modélisée par un transfert par cisaillement, avec sur une hypothèse locale d’iso-déformation dans la direction de la fibre. L’endommagement ductile de la matrice est pris en compte par un modèle d’endommagement anisotrope. La dégradation de l’interface fibre/matrice est décrite par un modèle de décohésion initiée en pointe de fibres. Un critère de rupture se basant sur le taux maximal de vide crée par décohésion est enfin introduit. La caractérisation du modèle est basée sur des campagnes d’essais quasi-statiques et dynamiques pour le cas de polypropylène pur et renforcé par fibres courtes de verre, à différents angles de chargement par rapport à la direction d’injection. Ces essais sont complétés par des observations au microtomographe permettant la caractérisation des distributions d’orientation locale des fibres. Des observations au MEB ont enfin permis de constater une éventuelle influence de la vitesse de sollicitation sur les mécanismes d’endommagement.
Type de contenu : Texte
Format : PDF
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Identifiant : uvhc-ori-oai-wf-1-2273
Type de ressource : Thèse
Type de ressource : Thèse