A promising way to model cracks in composite using Discrete Element Method

Autor: Ivan Iordanoff, Laurent Maheo, Frédéric Dau, Damien André, Jean-Luc Charles
Přispěvatelé: Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux de Bretagne (LIMATB), Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO), Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (I2M), École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Mécanique des Systèmes et des Procédés (LMSP), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Axe 1 : procédés céramiques (SPCTS-AXE1), Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Mécanique et d'Ingénierie (I2M), Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Arts et Métiers Sciences et Technologies, HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)
Rok vydání: 2015
Předmět:
Materials science
Industrial and Manufacturing Engineering
[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Matrix (mathematics)
Brittleness
C. Computational modeling
Fiber
Mécanique: Mécanique des structures [Sciences de l'ingénieur]
Composite material
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Shearing (physics)
B. Mechanical properties
Analyse numérique [Informatique]
Mécanique [Sciences de l'ingénieur]
business.industry
Mechanical Engineering
Extended discrete element method
[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry
Structural engineering
[INFO.INFO-NA]Computer Science [cs]/Numerical Analysis [cs.NA]
[SPI.MECA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]
C. Damage mechanics
Finite element method
Discrete element method
[SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of the structures [physics.class-ph]
[SPI.MECA.STRU]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Structural mechanics [physics.class-ph]
Mechanics of Materials
Ceramics and Composites
Representative elementary volume
B. Fracture
Discrete Element Method
business
Zdroj: Composites Part B: Engineering
Composites Part B: Engineering, Elsevier, 2015, 71, pp.193-202. ⟨10.1016/j.compositesb.2014.11.032⟩
ISSN: 1359-8368
1879-1069
DOI: 10.1016/j.compositesb.2014.11.032
Popis: International audience; In this article, the Discrete Element Method (DEM) is taking advantage for the damage modeling of a composite material. At this stage of work, a Representative Elementary Volume (REV) of an unidirectional composite material modeled in 3D is considered to prove the relevance of the approach. The interest to introduce the Discrete Elements (DE) on the scale of constituents (fiber and matrix) is to be able to report local mechanisms of degradation such as the matrix micro-fissuring, the fiber/matrix debonding and the break of fiber, appropriate to this type of material. The short-term objective is to use this DEM modeling to treat locally the damages induced by an impact loading associated with a conventional Finite Element modeling beyond the damaged zone. First, the geometrical modelings of the fiber and the matrix are presented. The phase of calibration of the DE model intrinsic parameters governing the fiber and matrix behavior and the fiber/matrix interface is afterward retailed. At this stage, each constituent is assumed to be brittle elastic. Then, simulations of longitudinal and transversal tensions but also of in plane and out of plane shearing are performed on the REV using DEM. The results are discussed and compared with those known for the literature. The capacity of the present DEM to capture the crack paths is particularly highlighted.
Databáze: OpenAIRE
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