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Catégorie : Soutenances de thèse et de HDR

Mardi 4 juin 2019 : Soutenance de thèse de Hiba BEN KAHLA : Microfissures et délaminations des composites stratifiés soumis à des chargements quasi-statiques et cycliques

Hiba BEN KAHLA Doctorante au sein de l'équipe "Physique, Mécanique et Plasticité" de l'Institut Jean Lamour en co-tutelle avec Luleå tekniska universitet (Suède) soutient sa thèse intitulée :

"Microfissures et délaminations des composites stratifiés soumis à des chargements quasi-statiques et cycliques"

 

Date et lieu :
Mardi 4 juin 2019 à 9h00
Université de Technologie de Luleå
Salle E231
Suède

 

 

Composition du jury :

Directeurs de thèse :

- Prof. Janis Varna
Luleå University of Technology, Suède

- Prof. Zoubir Ayadi
'Institut Jean Lamour, Université de Lorraine, France

Examinateur :

- Prof. Per GRADIN
Mid Sweden University, Suède
   
Rapporteur

- Prof. Yves BERTHAUD
Université Pierre et Marie Curie, France
   
- Prof. Federica DAGHIA
Ecole Normale supérieure Paris-Saclay, France

 



Resumé :
L’industrie aéronautique concentre ses efforts sur l’amélioration de la performance de ses avions, tout en réduisant leur poids et limitant l’impact environnemental. Une partie de cet objectif est assurée par l’utilisation des matériaux composites stratifiés à fibres longues. Les fissures matricielles, dans les plis où les fibres ont des orientations éloignées de la direction principale du chargement, sont le premier mode d’endommagement observable dans un stratifié. Tandis que ces fissures se propagent dans des tunnels et augmentent en nombre, deux proches fissures matricielles de deux plis voisins peuvent se croiser formant une enveloppe avec le bord libre. Des délaminations locales peuvent y être générées. L’évolution
et l’interaction de ces deux modes d’endommagement ainsi que l’accumulation de l’endommagement sous des sollicitations spécifiques sont des informations cruciales pour bien comprendre les mécanismes et prévoir avec exactitude la dégradation des propriétés mécaniques du matériau endommagé. Cette these aborde l’initiation et l’évolution des fissures matricielles et des délaminations inter-couches des matériaux stratifiés.
Dans la première partie, des essais mécaniques en statique et en fatigue cyclique sont menés sur des stratifiés NCF ( Non Crimp Fabric) quasi-isotropes Epoxy/ fibres de carbone. L’objectif est de développer une méthodologie efficiente pour déterminer l’évolution de l’endommagement sous chargement cyclique tout en économisant le temps et le coût des tests et de la caractérisation. Un modèle simple basé sur la distribution de Weibull permet de prévoir la densité des fissures matricielles  à partir de simples tests quasi statiques et un nombre limité des essais cycliques. Dans les régions où des fissures matricielles croisent le
bord de l ́échantillon, des délaminations locales se sont créées à cause d’un état de contraintes élevées. L’effet des paramètres du chargement appliqué sur la longueur moyenne de délaminations inter-couches est caractérisé et lié ensuite à la perte de rigidité résultante.
Dans la deuxième partie, la présence du délaminage local et son effet sur la rigidité du composite stratifié sont examinés à l’aide d’une analyse numérique par éléments finis. La simulation était réalisée en traction unidirectionnelle pour des composites stratifiés avec des longueurs de délaminage différentes, afin d’étudier l’influence de la progression des délaminations sur l’ouverture moyenne des lèvres des fissures matricielles et la réduction de la rigidité axiale. Les derniers résultats sont utilisés pour simuler le comportement du
composite dans le cas de flexion 4-points. La rigidité de flexion est considérablement réduite par les fissures matricielles accompagnées de délaminations. Une approche, basée sur le concept de la rigidité effective du pli endommagé est utilisée.  La rigidité effective est utilisée pour déterminer la rigidité de flexion pour le stratifié endommagé. La courbature ainsi calculée est en bon accord avec celle obtenue par une modélisation 3D FEM dans le cas de la flexion 4-points ou il y a les deux modes d’endommagement.