Application De L’algorithme Genetique Et Les Elements Finis a L’etude Du Comportement a L’endommagement Des Composites Soumis a L’impact

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

RESUMELes matériaux composites présentent un large domaine d’application industrielle àcause de leur bon comportement mécanique. Pour limiter le cout des essais mécaniques on arecours à la simulation numérique au moyen de la méthode des éléments finis et lesprogrammes d’optimisation basés sur le principe de l’algorithme génétique. C’est dans cecadre que cette thèse est préparée. Le code des éléments finis Ls Dyna dynamique estlargement utilisé le long de cette thèse. Ce code dispose d’une bibliothèque riche desdifférents modèles d’endommagement. Le modèle de rupture Mat_059 pour le laminé et leMat_020 pour l’impacteur ont été utilisés. En premier temps la démarche est de s’assurer queces deux modèles fournissent des résultats satisfaisants. Une confrontation des résultatsfournis par ces modèles a été faite avec les résultats expérimentaux selon la norme ASTMD7136. Cette comparaison nous a permet de mettre en évidence les capacités de ces modèleset de s’assurer des écarts minimes.Pour d’étudier l’influence de l’entaille sur le comportement à l’impact, on a considéréune entaille circulaire de diamètre 5mm. Le composite considéré est un laminé croisé leT800S/M21 de matrice époxyde renforcée par des fibres en carbone de séquence [(0/90)6]s.Afin de prendre en compte l’effet de la forme géométriques de l’impacteur en présenced’entaille circulaire, quatre impacteur ont été alors considérés ; il s’agit donc de (Sphérique,en tronc de cône, hémisphérique et le cylindrique). Une autre étude est axée sur l’influence del’énergie d’impact. Pour cela, trois vitesses sont utilisées (10m/s, 15m/s et 20m/s).De nos jours, les préformes en textiles présentent un bon comportement vis-à-vis auxcomposites unidirectionnels. Le design des préformes bidirectionnelles et tridimensionnellesa été réalisé au moyen du code Texgen développé par l’université de Nottingham.Pour un design optimal du composite sollicité à l’impact, l’algorithme génétique estbien adapté. Au moyen du code Ls-Optui interfacé au logiciel Ls Dyna, on a déterminé lecoefficient de sécurité optimal de quelques laminés. Le coefficient de sécurité est déterminépar le critère de rupture de Tsai-Wu.ABSTRACTComposite materials have a wide industrial field of application because of their goodmechanical behavior. To limit the cost of mechanical testing, numerical simulation is used bymean of the finite element method and optimization programs based on the genetic algorithmprinciple. The finite elements dynamic Ls Dyna code is widely used along this thesis. Thiscode has a rich library of different patterns of damage. The rupture model Mat_059 for thelaminate and the Mat_020 for the impactor were used. The first step is to ensure that thesetwo models provide satisfactory results. A comparison of the results provided by these modelswas made with the experimental results according to ASTM D7136. This comparison enabledus to highlight the capacities of these models and to ensure minimal deviations.In order to study the effect of the notch on the impact behavior, a circular notch with adiameter of 5 mm. The composite studied is a cross-laminated T800S / M21 of epoxy matrixreinforced with carbon fibers of sequence [(0/90)6]s. In order to take into account the effect ofthe geometric shape of the impactor in the presence of circular notch, four impactor were thenconsidered; it is therefore (spherical, truncated cone, hemispherical and cylindrical). Anotherstudy focuses on the influence of impact energy. For this, three speeds are used (10m/s, 15m/sand 20m/s).Today, textile preforms exhibit good behavior towards unidirectional composites. Thedesign of the bidirectional and three-dimensional preforms was carried out using the Texgencode developed by the University of Nottingham.For an optimal design of composite subjected to impact loading, the genetic algorithm is wellsuited. Using the Ls-Optui code interfaced with the Ls Dyna software, the optimum safetyfactor for a few laminates was determined. The safety coefficient is determined by the Tsai-Wu failure criterion.

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