Modélisation de la fissuration transverse, longitudinale et délaminage dans un matériau composite sous l'effet des conditions hygrothermiques

Abstract

This research aims to deepen our understanding of the specific behavior of a long fiber- reinforced organic matrix laminate [0/90]s under biaxial tension, subject to transverse, longitudinal, and delamination cracks. To achieve this, a precise analytical and numerical model is developed to describe the material's behavior under varying temperature, humidity, and mechanical load conditions. The first step of the study focused on transverse cracking and delamination, using two distinct approaches: an analytical model based on the shear diffusion method and a numerical simulation using the ABAQUS code with the finite element method. The second phase of the research focused on the combined influence of hygrothermal aging and inter- and intralaminar crack damage on the stress distribution in composite materials. Analytical modeling and numerical simulation techniques were employed for this purpose. The results of this study will contribute to the development of predictive models for the evaluation and optimization of the performance of these laminates in various applications.

Résumé: Cette recherche vise à approfondir notre compréhension du comportement spécifique d'un stratifié à matrice organique à fibres longues [0m/90n]s sous tension bi-axiale, sujet à des fissures transversales, longitudinales et délaminage. Pour ce faire, un modèle analytique et numérique précis est développé pour décrire le comportement du matériau dans des conditions variables de température, d'humidité et de charge mécanique. La première étape de l'étude s'est concentrée sur la fissuration transversale et le délaminage, en utilisant deux approches distinctes : un modèle analytique basé sur la méthode de diffusion du cisaillement et une simulation numérique avec le code ABAQUS utilisant la méthode des éléments finis. La deuxième phase de la recherche s'est penchée sur l'influence combinée du vieillissement hygrothermique et des dommages causés par les fissures inter et intralaminaires sur la distribution des contraintes dans les matériaux composites. Des techniques de modélisation analytique et de simulation numérique ont été employées à cet effet. Les résultats de cette étude contribueront au développement de modèles prédictifs pour l'évaluation et l'optimisation des performances de ces stratifiés dans diverses applications.

تهدف هذه الدراسة إلى تعميق فهمنا للسلوك المحدد للصفائح المتراكبة ذات المصفوفة العضوية المقواة بألياف طويلة تحت الشد ثنائي المحاور، والتي تكون عرضة للشقوق المستعرضة والطولية والتصفيح لتحقيق ذلك، تم تطوير نموذج [0/90] s تحليلي رقمي دقيق لوصف سلوك المادة تحت ظروف متغيرة من حيث درجة الحرارة والرطوبة والحمل الميكانيكي ركزت المرحلة الأولى من الدراسة على التشقق المستعرض والتصفيح باستخدام نهجين مميزين نموذج: تحليلي يعتمد على طريقة انتشار القص، ومحاكاة رقمية باستخدام برنامج ABAQUS باستخدام طريقة العناصر المحدودة. ركزت المرحلة الثانية من البحث على التأثير المشترك للتقادم الرطب الحراري والأضرار الناجمة عن تشققات ما بين الطبقات وداخلها على توزيع الإجهاد في المواد المركبة . تم استخدام تقنيات النمذجة التحليلية والمحاكاة الرقمية لهذا الغرض. ستساهم نتائج هذه الدراسة في تطوير نماذج تنبؤية لتقييم وتحسين أداء هذه الصفائح المتراكبة في تطبيقات مختلفة.