Simulation d'endommagement d'impact sur stratifié composite : effet du drapage et de la rupture de fibres en compression

摘要

Les structures composites sont particulièrement fragiles aux sollicitations d’impact, de type chute d’outil lors des opérations de fabrication ou de maintenance, qui peuvent réduire de façon drastique leur caractéristique résiduelle tout en laissant une marque souvent peu visible sur la surface. Afin de certifier ces structures dans le domaine aéronautique, il est alors nécessaire de démontrer leur tenue résiduelle à des charges dépendantes de la détectabilité du dommage d’impact. Dans un souci d’optimisation de la conception de ces structures composites en aéronautiques, il est donc indispensable de mettre au point des modélisations numériques permettant de simuler les endommagements d’impact, et en particulier l’indentation permanente après impact, et la tenue résiduelle. Dans ce cadre, les endommagements majeurs des composites, que sont la fissuration matricielle, les délaminages et les ruptures de fibres, doivent être pris en compte. Parmi ces endommagements, le phénomène de rupture de fibres en compression est particulièrement complexe et sa caractéristique essentielle, à savoir le taux de restitution d’énergie critique, particulièrement délicate à évaluer. L’objectif de ce travail est de tester un modèle d’endommagement composite à l’impact avec différents drapages, afin à la fois de tester sa robustesse, mais également d’expliquer l’effet du drapage sur le scénario d’endommagement à l’impact. En particulier l’un des drapages testé donne lieu à la création d’une fissure de compression dans la direction fibre sur la face impactée. L’effet sur la propagation de cette fissure, du taux de restitution d’énergie critique en compression fibre est montré grâce à la modélisation numérique. La valeur de ce taux de restitution d’énergie ainsi identifiée se révèle être cohérente avec la littérature.