Etude Experimentale Du Comportement Mecanique De Renforts Composites Tisses Lors De La Mise En Forme Sur Geometries Non Developpables

Author : Ruochen Zheng
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Download or read book Simulation de la mise en forme de renforts NCF de composites basée sur des approches mesoscopiques written by Ruochen Zheng and published by . This book was released on 2023 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Pour parvenir à une fabrication efficace et exempte de défauts de renforts fibreux tout en minimisant la nécessité de tests expérimentaux longs et coûteux, il est nécessaire de développer des techniques de simulation et d'optimisation fiables du procédé de mise en forme. Les renforts composites NCF (Non-Crimp Fabric) promettent des performances structurales exceptionnelles, mais la mise en forme de ces matériaux est délicate. Sa complexité découle des mécanismes de déformation spécifiques de ce type de renforts, principalement influencés par les motifs de couture complexes qui lient subtilement les fibres entre elles. Dans cette étude, nous proposons une approche de modélisation par éléments finis à l'échelle mésoscopique pour relever ce défi. Ici, nous traitons les mèches comme un milieu continu, tandis que les coutures environnantes sont soigneusement représentées à l'aide d'éléments poutres. Pour capturer les caractéristiques de déformation des mèches, nous utilisons une loi hyperélastique, complétée par des éléments poutres intégrés pour découpler leur comportement en flexion. De plus, nous introduisons une étape de précontrainte pour simuler la tension due au tricotage des coutures et modéliser l'interaction complexe entre les mèches et les coutures, en tenant compte des mécanismes de glissement propre aux matériaux NCF. La crédibilité de notre modèle est attestée par des simulations de déformation en cisaillement dans le plan sur une cellule unitaire et des tests de cisaillement en bias-extension. Ces simulations mettent en évidence la polyvalence du modèle mésoscopique, permettant la caractérisation virtuelle des matériaux et réduisant les efforts expérimentaux généralement requis pour les simulations macroscopiques. De plus, notre approche offre des descriptions explicites des mèches et des coutures basées sur des observations en tomographie et générées à l'aide d'équations paramétriques. Cette fonctionnalité permet l'analyse de différents motifs de couture et de structures de tissu, offrant des opportunités de personnaliser les matériaux NCF avec un comportement de déformation optimisé pour des applications spécifiques. Conscient que le changement d'orientation des fibres influence considérablement le comportement mécanique de la pièce composite finale après l'étape de mise en forme, une méthode de post-traitement est proposée sur ce modèle mésoscopique pour suivre la direction des fibres et visualiser l'angle de cisaillement. Un avantage notable de notre approche de modélisation mésoscopique réside dans sa capacité à détecter et à analyser les défauts locaux, tels que le gapping, un défaut majeur dans la mise en forme des NCF difficile à observer directement via des simulations macroscopiques. Par conséquent, le modèle mésoscopique permet l'analyse et la prédiction de la formation et du développement des défauts du gapping, contribuant à améliorer la qualité et l'efficacité de la fabrication.