Modèle viscoélastique endommageable en grandes déformations pour les composites carbone/époxy à préformes textiles soumis à des sollicitations dynamiques
Résumé
L'utilisation des composites à préformes textiles dans l'industrie automobile ne cesse decroître. En effet, leur rigidité et résistance spécifiques élevées, leur drapabilité facilitantla fabrication de pièces complexes, ainsi que leur tenue à l'impact en font des matériauxde choix.Les concepteurs automobiles disposent pour ceux-ci de modèles phénoménologiquesdans les codes commerciaux qui reposent sur des hypothèses fortes, entraînant desimprécisions et un ajustement important des paramètres matériaux. Pour répondre à cesmanques, un modèle permettant d'augmenter la prédictibilité des simulations d'impacts aété développé.Une étude expérimentale de différents composites textiles (tissés et cousus), soumis àdiverses sollicitations mécaniques atteignant des grandes vitesses de déformation, a misen valeur les mécanismes physiques influençant le comportement mécanique comme laviscoélasticité, l’endommagement matriciel intra- et interlaminaire et la rupture desfibres.Le modèle de comportement intralaminaire repose sur la description physique ducomportement et est basé sur la formulation explicite du modèle d'endommagementmatriciel proposée par l'Onera [1], étendu par le couplage d'un modèle viscoélastiqueconservant le schéma explicite direct. Les instabilités numériques (influence de la taillede l'élément, localisation) dues à l'intégration de la rupture des fibres et de son caractèreadoucissant sont palliées par l'utilisation de l'approche « smeared crack / dépendante dela dimension caractéristique de l'élément.Le passage à une forme incrémentale Lagrangienne totale est rendu nécessaire afind'assurer la cohérence du modèle en grandes déformations par le respect de l'indifférence
matérielle et de l'anisotropie matérielle. Cette formulation intègre de ce fait la rotationdes fibres de la préforme textile lors des différentes sollicitations et prend en compte lephénomène de blocage en cisaillement. L'identification des paramètres du modèle est deplus directe par l’utilisation de la déformation et de lacontrainte nominales.Les simulations numériques montrent une bonne corrélation avec les résultatsexpérimentaux