Évaluation par choc dynamique d’un composite de différents renforts

Abstract

Les structures en plaques composites sont sujettes à de nombreux problèmes de dommage lors de choc à basse vitesse, tels que la délamination et les fissures dans la matrice. Afin de déterminer l'importance de l'hybridation sur l'amélioration des propriétés mécaniques, cette étude explore le comportement à impact de faible vitesse de deux composites : l'un renforcé avec des fibres de poils de chameau (fibres de poils de chameau/époxy) et l'autre de fibres de poils de chameau et de fibres de lin (fibres de poils de chameau-fibres de lin/époxy). Des tests statiques (traction, compression et flexion) ont été réalisés pour caractériser les propriétés mécaniques des composites. Des tests d'impact ont été effectués à l'aide d'une machine d'impact à poids tombant à trois niveaux d'énergie (3, 7 et 20 J). En particulier, la plaque composite hybride (fibres de poils de chameau-fibres de lin/époxy) a montré des propriétés mécaniques supérieures lors des tests statiques, ce qui a conduit à une meilleure résistance aux impacts par rapport à la plaque composite (fibres de poils de chameau/époxy). De plus, une étude numérique a été menée à l'aide d'un modèle d'éléments finis 3D. Les critères de Hashin et le modèle d'endommagement progressif ont été utilisés pour prédire les dommages intralaminaires, et le comportement cohésif basé sur la surface avec des critères de rupture par contrainte quadratique a été utilisé pour prédire le délaminage. Le modèle d'endommagement progressif a été codé et sa mise en œuvre est réalisée avec une sous- routine de matériau définie par l'utilisateur (VUMAT) pour Abaqus/Explicit. Le mécanisme d'endommagement et la dissipation d'énergie ont été observés à chaque niveau d'énergie. La fissuration de la matrice s'est produite en premier, suivie du délaminage. Le modèle d'endommagement 3D était capable de simuler l'initiation et l'évolution des dommages jusqu'à la rupture. Et les résultats donnés par le modèle ont montré une bonne concordance avec les résultats expérimentaux en termes de courbes de force, de déplacement et de dissipation d'énergie.