Modélisation numérique d'un matériau composite fissuré par une fissuration transverse sous sollicitation de fatigue et des conditions hygrothermiques

Abstract

This work concerns the study of stiffness evolution in a cross-laminated composite of unidirectional long-fiber plies and an polymer matrix of type [0/90] cracked by transverse cracking and subjected to fatigue loading and hygrothermal conditions. This study was carried out by developing an analytical and numerical model describing the behavior of the material under variable conditions of temperature, humidity and mechanical loading. The main focus of this study is on the issue of transverse cracking. Two distinct approaches were adopted: an analytical model developing equations determining the variation in stiffness as a function of the number of cycles, and a numerical simulation using ABAQUS software, employing the finite element method. The second research objective focused on the combined influence of hygrothermal aging and crack damage on material stiffness. The findings of this study will be useful for developing predictive models to assess and improve the performance of these laminates in different applications. Résumé: Ce travail concerne l'étude de l'évolution de la rigidité dans un composite stratifié croisés de plis unidirectionnels à fibres longues et à matrice polymère de type [0/90] fissuré par des fissuration transverse et soumis à des sollicitations de fatigue et sous l'effet des conditions hygrothermique. Cette étude est faite en développant un modèle analytique et numérique qui décrit le comportement du matériau dans des conditions variables de température, d'humidité et de charge mécanique. Le principal objectif de cette étude a porté sur la question de la fissuration transversale. Deux approches distinctes sont adoptées : un modèle analytique en développe des équations déterminant la variation de la rigidité en fonction de nombre de cycles et une simulation numérique utilisant le logiciel ABAQUS, employant la méthode des éléments finis. Le deuxième objectif de la recherche s'est concentré sur l'influence combinée du vieillissement hygrothermique et des dommages causés par les fissurations sur la rigidité de matériau. Les conclusions de cette étude seront utiles pour élaborer des modèles prédictifs qui permettront d'évaluer et d'améliorer les performances de ces stratifiés dans différentes applications. ملخص يتعلق هذا العمل بدراسة تطور الصالبة في مركب مصفح عرضي من ألياف طويلة أحادية التجاه ومصفوفة عضوية من النوع ]90/0 [ متشققة عن طريق التشقق العرضي ومعرضة الجهادات التعب وتأثير الظروف الرطوبة الحرارية. أجريت هذه الدراسة من خالل تطوير نموذج تحليلي وعددي يصف سلوك المادة تحت ظروف متغيرة من درجة الحرارة والرطوبة والحمل الميكانيكي. كان التركيز الرئيسي لهذه الدراسة على مسألة التشقق العرضي. وقد تم اعتماد نهجين مختلفين: نموذج تحليلي يطور معادالت تحدد التباين في الصالبة كدالة لعدد الدورات ومحاكاة عددية باستخدام برنامج أباكيس باستخدام طريقة العناصر المحدودة ركز الهدف الثاني من البحث على التأثير المشترك للتقادم الحراري الرطب وتلف التشقق على صالبة المواد. ستكون نتائج هذه الدراسة مفيدة في تطوير نماذج تنبؤية لتقييم وتحسين أداء هذه الشرائح في تطبيقات مختلفة.