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De nouvelles méthodes pour modéliser les dégâts dans les composites

Des scientifiques financés par l'UE ont développé de nouvelles méthodes pour modéliser les phénomènes multi-échelles de changements structurels se produisant dans les composites sous contrainte. Les résultats constituent une aide précieuse pour prévoir les défaillances et optimiser la conception de structures composites complexes.
De nouvelles méthodes pour modéliser les dégâts dans les composites
La demande pour des matériaux plus efficaces et fonctionnels a conduit à des développements majeurs dans la conception de matériaux composites. De ce fait, les composites en fibres sont de plus en plus complexes et souvent personnalisés pour répondre aux besoins de différentes industries.

Il existe de nombreuses techniques pour renforcer les matériaux composites, y compris le tressage, le tuftage et la broderie 3D, qui partagent toutes une caractéristique commune: il n'y a pas de bloc représentatif au niveau du fil. Ainsi, ces matériaux ne sont pas considérés comme homogènes au sens traditionnel du terme. Il donc plus difficile de déterminer les contraintes et les déformations subies par les composites soumis à des forces.

Dans le cadre du projet INTERCOM (New inter-scale techniques for damage analysis of novel composite architectures), financé par l'UE, des scientifiques ont simplifié la modélisation de l'accumulation des dommages et des défaillances subis par les composites, en développant un cadre multi-échelle entièrement nouveau qui prend en compte toutes les hétérogénéités et constituants du matériau.

La méthodologie proposée, qui s'applique aux composites dépourvus d'un élément représentatif caractéristique, est basée sur la séparation de l'espace et des échelles. L'équipe a démontré qu'une interaction complexe entre les cellules unitaires dans des stratifiés textiles non périodiques peut être reproduite avec succès par l'analyse d'une cellule unitaire.

Une bibliothèque de nouveaux outils numériques a été développée, afin de construire des modèles géométriques de composites de fibres à motifs présentant une épaisseur, une distorsion de forme et une courbure de nappe différentes. Des expériences menées sur des composites fabriqués avec des méthodes différentes ont validé les nouveaux modèles en ce qui concerne contre les dilatations de surface, l'apparition des dommages, la dégradation de la rigidité, les modes des dégâts et les types de fissures.

La méthodologie d'INTERCOM simplifie la description et la prévision des défaillances des structures composites. Dans l'avenir, elle sera encore perfectionnée et utilisée pour améliorer la performance des composites non seulement sur le plan structurel, mais aussi au niveau des composants.

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Mots-clés

Changements structurels, matériaux composites, analyse des dommages, cadre multi-échelle