Modélisation du comportement à l’impact des composites à matrice thermoplastique et fibres continues

Abstract

Les composites à matrice thermoplastique et à fibres continues sont largement utilisés dans diverses applications industrielles. L'intérêt croissant pour ces matériaux provient de la possibilité de construire une structure légère et solide. Cependant, ces matériaux composites sont considérés comme étant sensibles à une exposition à un choc de longue durée, même avec une énergie d'impact faible et/ou avec un contact à faible vitesse. Le degré de sensibilité pourrait être important lorsque les dommages et le délaminage des couches constituant les matériaux se produisent. Ainsi, chaque impact pourrait créer des dommages locaux avec des conséquences souvent dramatiques sur les performances mécaniques des structures, par exemple dans le domaine aéronautique. Le présent travail traite de la modélisation expérimentale et numérique des dommages survenant lors du chargement en service ou accidentel de matériaux composites à matrice thermoplastique sous une indentation de faible énergie et à faible vitesse. Des stratifies à base de matrice polypropylène (PP) et fibres d'acier plus fibres de verre-E (SWPP/GFPP) ont été confectionnés suivant les séquences d'empilement [0° 90°]2S. La modélisation repose sur une vaste campagne expérimentale visant à évaluer le comportement non linéaire du matériau composite soumis à un test d'indentation quasi statique (QSI). Un modèle de plasticité Matzenmiller-Lubliner-Taylor (MLT) est utilisé pour l‘étude de l‘endommagement des composites stratifiés. Ce dernier est implémenté dans le code Abaqus/explicit sous des soubroutine en Fortran VUMAT. Ce modèle présente la particularité d‘interpréter la non-linéarité géométrique des plaques composites indentées et dont les lois de comportements seront calibrées par des essais mécaniques (traction, compression)