Analyse numérique par la méthode des éléments finis du comportement en rupture des matériaux composites.

Abstract

يعتمد السلوك الميكانيكي للمركبات على قيود التشغيل وظروف الاستخدام البيئية. تتعرض بشكــل عـام لأحمــال ميكانيكية معقدة. تتطلب قدرتهم على التحمل وعمرهم معرفة سلوكهم تحت هذه الضغــوط. يتم عمل تقاطع الألياف مع المصفوفة بشكل عام عند درجات حرارة عالية. عندما يبرد هذا الوصــل إلـى درجة حرارة الغرفـــــــة ، تنشأ الضغوط الداخلية بسبب الاختلاف في معاملات التمدد الحراري بيــــــن المصفوفة والألياف. يحدد تراكب هذه القيــــــــود على تلك الخاصة بالتكليف موثوقية وأداء المركبـات. إن الهدف من هذا العمل هو بالتالي دراسة ، ثنائي الأبعاد وثلاثي الأبعـاد باستخدام طريقة العناصـــــــر المحددة ، تأثير هذا التراكب على العمر من حيث تباين عوامــــــل شـــــــدة التوتــــــــر في الأنمــــــاط على رأس صدع بيني في البدايـــــــة من مصفوفــة الايبوكســـي عززت مع الأليـــــاف . (IIIو II ,I) يتم تحليل هذا الاختلاف كدالة لتوجه الصدع ، وكثافة ضغوط التكليف ، ودرجة حرارة تحضير المركـب ، وتراكـــــــب ضغـــــــــــوط الإجهـــــــــاد الداخلـــي ، وطبيعــــــــــة الأليــــــــــــاف وجزء حجمـــه.

----------------------------------------------Français Le comportement mécanique des composites dépend des contraintes de mise en service et des conditions d’utilisation environnementales. Ils sont généralement soumis à des chargements mécaniques complexes. Leur endurance et leur durée de vie nécessitent la connaissance de leur comportement sous de telles sollicitations. La jonction fibres-matrice se fait généralement à des températures élevées. Lors du refroidissement de cette jonction jusqu’à la température ambiante, des contraintes internes naissent du fait de l’écart des coefficients de dilatation thermique entre la matrice et les fibres. La superposition de ces contraintes à celles de mise en service détermine la fiabilité et la performance des composites. L'objectif de ce travail est donc d’étudier, bidimensionnellement et tridimensionnellement par la méthode des éléments finis, l’effet de cette superposition sur la durée de vie en termes de variation des facteurs d’intensité de contraintes en modes I , II et III en têtes d’une fissure initialement interfaciale. D’une matrice époxy renforcée par des fibres. Cette variation est analysée en fonction de l’orientation de la fissure, de l’intensité des contraintes de mise en service, de la température d’élaboration du composite, de la superposition contrainte de mise en service-contraintes internes, de la nature des fibres et de leur fraction volumique. ----------------------------------------------Anglais The mechanical behavior of the composites depends on the stresses of commissioning and the environmental conditions of use. They are generally subjected to complex mechanical loads. Their endurance and their lifespan require knowledge of their behavior under such stresses. The fiber-matrix junction is generally made at high temperatures. When this junction cools down to room temperature, internal stresses arise due to the difference in the coefficients of thermal expansion between the matrix and the fibers. The superimposition of these stresses on those of commissioning determines the reliability and performance of the composites. The objective of this work is therefore to study, two-dimensionally and three-dimensionally by the finite element method, the effect of this superposition on the lifetime in terms of variation of the stress intensity factors in modes I, II and III at the head of an initially interfacial crack. Of an epoxy matrix reinforced with fibers. This variation is analyzed as a function of the orientation of the crack, of the intensity of the stresses of commissioning, of the temperature of preparation of the composite, of the superimposition of stress of commissioning-internal stresses, of the nature of the fibers and their volume fraction.