Simulation numérique du comportement et de l'endommagement d'un matériau composite à fibres courtes : application au PA6/GF30 sous conditions environnementales
| Autor: | Ammar, Ahmed |
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| Přispěvatelé: | STAR, ABES |
| Jazyk: | francouzština |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: |
Interfacial debonding
Hygroscopic swelling Délamination [PHYS.MECA.GEME] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanical engineering [physics.class-ph] Damage mechanisms Gonflement hygroscopique Pa6/gf30 Mécanismes d’endommagement Méthode des éléments discrets Discrete element method Décohésion interfaciale |
| Popis: | This thesis work aims at developing a powerful numerical tool based on the Discrete Element Method (DEM) to simulate the hygro-thermo-mechanical behaviour of a short glass fibre composite material. The proposed discrete modelling is performed in the case of a Polyamide 6 composite material reinforced with 30% of glass fibres (PA6/GF30). First of all, mechanical properties as well as damage mechanisms of PA6/GF30 are evaluated using experimental campaign. Then, a 3D Discrete Element (DE) model based on an original methodology is developed and validated by comparison with micromechanical approaches and experimental results in terms of elastic behaviour of PA6/GF30. Furthermore, the developed discrete model is exploited to simulate delamination process on mode I, II and mixed mode using a 3D cohesive zone model with a bilinear tractionseparation law. The fibre/matrix interfacial decohesion under mechanical stress,respectively in the case of a single-fibre and multi-fibre composite is also studied. Given the hydrophilic nature of PA6, the introduction of the decohesion model is interesting in order to take into account the interfacial damage due to water absorption at the fibre/matrix interface in the presence of moisture. Therefore, hygro-thermo-mechanical parameters are integrated into the discrete model in order to take into account the hygroscopic swelling and the damage of PA6/GF30 material under a wide range of environmental conditions. Comparisons with the Finite Element Method (FEM) have been established to check out the validity of the proposed DE model Les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont pour objectif le développement d'une approche numérique performante, basée sur la Méthode des Éléments Discrets (MED) pour simuler le comportement hygro-thermo-mécanique d'un matériau composite à fibres de verre courtes. La modélisation discrète proposée est mise en œuvre dans le cas d'un matériau composite Polyamide 6 renforcé avec 30% de fibres de verre (PA6/GF30). Tout d'abord, les propriétés mécaniques ainsi que les mécanismes d'endommagement du PA6/GF30 sont évalués expérimentalement. Ensuite, un modèle 3D par Éléments Discrets(ED), en s'appuyant sur une méthodologie originale, est développé et validé par comparaison avec des approches micromécaniques et des résultats expérimentaux,en termes de propriétés élastiques. Par ailleurs, le modèle discret mis au point est exploité afin de simuler le processus de délamination en mode I, II et mixte en utilisant un modèle de zone cohésive 3D définit selon une loi de traction-séparation bilinéaire. La décohésion interfaciale fibre/matrice sous sollicitations mécaniques, respectivement dans le cas d'un composite mono-fibre et multifibre est également étudiée. Compte tenu du caractère hydrophile du PA6, l'introduction du modèle de décohésion trouve son intérêt dans la prise en compte de l'endommagement interfacial dû à l'absorption d'eau à l'interface fibre/matrice en présence d'humidité. Par conséquent, des paramètres hygro-thermo-mécaniques sont intégrés au modèle ED afin de tenir compte du gonflement hygroscopique et de l'endommagement du PA6/GF30 dans une large gamme de conditions environnementales. Des comparaisons avec la Méthode des Éléments Finis (MEF) ont été établies afin de vérifier la validité du modèle ED proposé |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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