Development of an intralaminar interface for a Semi-Continuous approach :application to UD laminate under impact loading
Développement d'une interface intralaminaire pour une approche Semi-Continue : application à l'impact sur stratifié UD
Résumé
This article deals with unidirectional composite modelisation (thick UD) undergoing a low velocity impact. Impact on composite structures is the most common and penalizing source of damage. Indeed, the weakness of composite materials make them more vulnerable to this kind of sollicitation (matrix cracks, fibers breaks, delaminations). The modelisation of woven and UD laminates response under impact loading was the subject of many studies. Particularely, [1, 2, 3, 4] decribe an approach called Semi-continuous modelisation, which consists to represent the fiber stands by rod elements, stabilized by 2D specific damageable elements.Then, the laminate is built by using a specific interface element able to take the rotation degrees of freedom into account between two shell elements. This strategy allows to have an accurate representation of local damages induced by a low or middle velocity impact on thin woven or UD laminates.In this summarized work, an extension of this model to a modelisation of thicker UD laminates is realised. The proposed modelisation is inspired by experimental observations : the intralaminar matrix cracks caused by the out-of-plane shear loading drive the initiation and the propagation of delaminations. Thus, in order to catch this damage scenario, an intrala-minar interface element was developed. This element follows a bilinear cohesive law. It is built to be interspersed between each UD element.
Cet article traite de la modélisation des composites unidirectionnels (UD épais) soumis à un impact basse vitesse. L’impact sur structure composite est une des sources de dommage la plus courante et la plus pénalisante. En effet, la fragilité des matériaux composites les rend plus vulnérables à ce type de sollicitation (fissurations matricielles, ruptures de fibres,délaminages). La modélisation de la réponse de stratifiés tissés et UD sous sollicitation d’impact a fait l’objet de nombreuses études. En particulier, [1, 2, 3, 4] décrivent une approche appelée modélisation Semi-continue, qui consiste à venir représenter les torons de fibre avec des éléments barre, stabilisés par des éléments 2D spécifiques endommageables.Le stratifié est ensuite construit en utilisant un élément d’interface spécifique capable de prendre en compte les degrésde liberté de rotation dans la liaison entre deux plaques. Cette stratégie permet d’avoir une représentation précise des dommages locaux induits par un impact à faible ou moyenne vitesse sur des stratifiés tissés ou UD de faible épaisseur.Dans les travaux résumés ici, une extension de ce modèle à la modélisation de plis UD de plus grande épaisseur est réalisée. La modélisation proposée s’inspire des observations expérimentales : les fissurations matricielles intralaminaires dues au chargement en cisaillement hors-plan pilotent l’initiation et la propagation des délaminages. Ainsi, pour pouvoir représenter ce scénario d’endommagement, un élément d’interface intralaminaire spécifique a été développé. Cet élément repose sur une loi cohésive bilinéaire. Il est construit de manière à être intercalé entre chaque élément UD.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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