Evaluation de la dispersion des propriétés mécaniques d’un matériau composite par sous-échantillonnage

Abstract

is an open access repository that collects the work of Arts et Métiers ParisTech researchers and makes it freely available over the web where possible.This is an author-deposited version published in: http://sam.ensam.eu Handle ID: .http://hdl.handle.net/10985/8299 To cite this version :Frédéric DAU, Pierre PINEAU -Évaluation de la dispersion des propriétés mécaniques d'un matériau composite par sous-échantillonnage -2011Any correspondence concerning this service should be sent to the repository RésuméDans cet article, une technique de sous-échantillonnage et d'homogénéisation destinée à rendre compte des variabilités de comportement dans les matériaux composites à l'échelle mésoscopique est présentée. Ces variabilités seront mises à profit dans des modélisations multi-échelles. La technique proposée est mise en oeuvre pour caractériser le comportement transverse des plis unidirectionnels dans un Composite à Matrice Organique (CMO) stratifié. Une modélisation par la Méthode des Éléments Finis (MEF) de la microstructure est réalisée à l'échelle microscopique à partir d'une micrographie transverse d'un pli. Une partie de cette micrographie représentative du matériau (échantillon) est étudiée avec l'hypothèse de déformations planes. Une procédure d'homogénéisation d'un sous-domaine de l'échantillon est développée en post-traitement du calcul EF, réduit à trois cas de chargement élémentaires, pour obtenir les propriétés effectives du sous-domaine ou souséchantillon. Plusieurs scenarios de sous-échantillonnage sont réalisés en faisant varier la taille et les multiples positions des sous-domaines, pour générer des distributions statistiques de propriétés élastiques. Seules les propriétés élastiques sont pour l'instant considérées à ce stade des travaux. Des aspects statistiques sont enfin mis en lumière et discutés. AbstractThis article presents a subsampling and homogenization technique developed to depict behaviour variability at mesoscopic scale in composite materials. This variability is intended to feed multiscale modelling at mesoscale. The technique presented here is meant to characterize the transverse behaviour of unidirectional plies in a stratified Polymer Matrix Composite. A Finite Element Method simulation is performed at microscopic scale considering the heterogeneous media, the mesh being constructed from a transverse micrograph. A part of the ply entitled the sample and supposed to be representative of the material is studied under plane strain hypothesis. A unique loading simulation, reduced to three basic load cases, is applied. Subsamples taken into the simulation cell are homogenized at post-processing level of strain and stress fields. A standard mechanics approach was considered. Various subsampling schemes are performed with various size and spatial distribution to generate statistical distributions of effective elastic properties. Some statistical aspects are highlighted and discussed.