Une formulation numérique pour la caractérisation de la déformation des tissues composites par mise en forme
Résumé
High performance reinforced composite structures are generally obtained by shaping process. These reinforced composites are used in aeronautical and automotive industries. The proposed study concerns the simulation of the shaping process and permits to determine if the deformation operation is possible before manufacturing of tools. The numerical approach is proposed to model the behaviour of the prepreg woven fabric during the forming deformation. The global behaviour of composite fabric is modelled by a linear truss element system representative of warp and weft fibres behaviour and a isotropic elastic (or viscoelastic) membrane representative of resin behaviour. Comparisons with experiment results and simulations prove the efficiency of the proposed model.
Les pièces á hautes performances en matériaux composites á renforts tissés sont généralement obtenues par mise en forme (emboutissage, drapage ou préformage). Leur utilisation dans les industries automobile ou aéronautique nécessite la réalisation d'une gamme de fabrication sur des maquettes de simulation. Pour caractériser la déformation des composites tissés et prévoir la faisabilité des opérations de mise en forme, un nouveau modèle numérique méso-structural est proposé. Il permet de prendre en compte les différents paramètres influant sur la mécanique de transformation géométrique des constituants de la pièce composite. L'équilibre mécanique du composite est obtenu en discrétisant les mèches chaîne et trame par un réseau de barres de comportement hypoélastique non linéaire et la résine par une membrane mince 3D de comportement hypoélastique isotrope (ou viscoélastique). La formulation retenue en grandes transformations est du type Green- Naghdi. L'avantage de l'association d'éléments complémentaires réside dans sa simplicité de mise en œuvre, sa performance de formulation mécanique et son découplage d'informations fibres-résine. Un ensemble d'essais de simulation de mise en forme a permis de valider le modèle proposé en comparaison avec des résultats expérimentaux.