ÉCOLE CENTRALE NANTES S4 AERO Comportement mécanique et analyse des structures en matériaux composites Travaux Pratiques Éléments Finis 2009-2010

L’objectif de ce travail est de proposer et de mettre en œuvre des modèles éléments finis dédiés à l’analyse des essais mécaniques destinés à la caractérisation des matériaux composites stratifiés carbone époxy suivant une procédure dérivée de la norme américaine ASTM D3039/D3039M-93. Le matériau composite GODT N°1 qui illustre cette étude est constitué de tissus unidirectionnels de carbone et de résine époxy. Ce matériau est mis en œuvre selon plusieurs séquences d’empilement par la société MULTIPLAST (www.multiplast-yachts.com).

Contexte de l’étude
Les essais mécaniques destinés à la caractérisation des matériaux composites sont exécutés à l’aide d’une machine hydraulique MTS d’une capacité de 10 Tonnes. Des essais complémentaires sont également menés sur une machine hydraulique UTS de 25 Tonnes. On considère des éprouvettes stratifiées constituées du matériau carbone époxy GODT N°1 soumise à une sollicitation de traction (Figure 1).

Bi-Directional Gage
25 mm

Fiberglass Tabs εT εL

y

x

150 mm

50 mm

Figure 1. Géométrie des éprouvettes de traction Les essais de traction sont menés à déplacement imposé avec une vitesse de chargement de 0.04mm/s. Chaque éprouvette est instrumentée de deux rosettes bidirectionnelles juxtaposées disposées en vis-à-vis sur les faces de l’éprouvette afin de suivre l’évolution des déformations longitudinales et transversales au cours de l’essai avec une meilleure précision (Figure 2).

1

Figure 2. Éprouvette instrumentée de deux rosettes et d’un extensomètre bi directionnel. Pour caractériser le matériau GODT N°1, des essais de traction sont menés jusqu’à la phase ultime de la rupture sur des empilements de type : [ 0]8 , [ +45,−45]2S , [ +67.5,−67.5]2S . Il faut noter qu’un essai de traction simple sur une éprouvette stratifiée multicouche impose en fait un