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Comment dimensionner une structure composite en prenant en compte simultanément les sollicitations statiques, dynamiques et accidentelles ?
La recherche du dimensionnement au plus juste des structures afin de minimiser les masses conduit à une utilisation de plus en plus large des matériaux composites et nécessite souvent de prendre en compte simultanément les sollicitations statiques et dynamiques.
Il est également important de noter une demande de plus en plus forte des industriels pour des outils numériques capables de mener la simulation jusqu’à la ruine complète de la structure ou du système. Il est courant que, sous chargements statiques, la rupture d’un élément (par exemple un rivet) génère des sollicitations dynamiques dont il est nécessaire d’évaluer les effets.
Dans ce contexte, le couplage des aspects statiques et dynamiques doit conduire à une amélioration de la robustesse de la conception des structures composites.

1. Rappeler les notions, outils et méthodes de base
2. Sensibiliser aux modèles matériaux avancés (comportement, endommagement, rupture)
3. Définir des stratégies de calcul adaptées et présenter les méthodes numériques associées (calculs multiéchelles et multiniveaux, prise en compte des incertitudes,…)
4. Décrire les outils d’analyse de la transition statique/dynamique.
5. Appliquer les démarches à des problèmes-clés (tenue à l’impact et au crash, flambement, assemblages, tolérance aux défauts,….)

Le but de la formation est de présenter les méthodes avancées visant à concilier les visions statiques et dynamiques du dimensionnement des structures composites.

Introduction générale

1. Définition d’un matériau composite
2. Les différents constituants d un composite
3. Elaboration et mise en œuvre des composites
4. Intérêts des matériaux composites

Sur la transition statique/dynamique

1. Un état de l’art de l’analyse des structures composites sous sollicitations statiques, dynamiques et accidentelles
2. Un état des lieux des outils numériques disponibles
3. La problématique des petits chocs sur structures composites
4. Sur la difficulté de la transition endommagement/rupture

Méthodes numériques en statique et en dynamique

1. Les bases du calcul de structures composites sous sollicitations statiques
2. Les bases du calcul de structures composites sous sollicitations dynamiques
3. Quels outils numériques et schéma d’intégration pour la transition statique/dynamique ?
4. Quelques exemples sur les difficultés associées à cette transition.

Stratégies de calcul des structures composites

1. Spécificités du calcul des structures composites
2. Les approches multiéchelles et multiniveaux
3. Quelles stratégies de calcul pour la transition statique/dynamique ?
4. Le calcul de structure en données incertaines

Lois de comportement et d’endommagement

1. Spécificités des composites : hétérogénéité et anisotropie
2. Comportement thermo-(visco)-élastique des matériaux composites
3. Un état de l’art des modèles d’endommagement des composites
4. Influence des vitesses de sollicitation sur le comportement et l’endommagement

Modélisations statiques et dynamiques du délaminage des structures composites

1. Importance et définition du délaminage
2. Les différentes méthodes de prévision de l’amorçage et de la propagation du délaminage
3. Mise en œuvre dans le cadre du calcul de structures composites
4. Sur la difficulté de l’identification des modèles de délaminages

Méthode de prévision de la rupture des structures composites

1. Les différents critères de rupture « composites »
2. Les approches progressives de la rupture : transition endommagement/rupture
3. Description de la rupture à partir de lois adoucissantes et problèmes numériques associés
4. Identification et mise en œuvre dans le cadre du calcul de structure

Caractérisations statiques et dynamiques des matériaux composites

1. Les différents essais de caractérisation des composites et leur normalisation
2. Techniques d’instrumentation en statique et en dynamique
3. Sur la détermination des admissibles de calcul
4. Essais sur structures composites : notion d’éprouvettes technologiques

Transition endommagement/rupture en zone singulière des structures à gradient

1. Validation de l’approche progressive de la rupture en zone courante
2. Difficultés associées à la présence de gradients
3. Mise en œuvre et identification des lois adoucissantes et des techniques de régularisation
4. Application à la tenue de plaques perforées : méthodes industrielles et avancées

Gestion  des instabilités : application au flambement

1. Gestions des instabilités dans un calcul de structure
2. Méthodes analytiques de description du flambement de structures composites
3. Exemple : comportement avant et après flambement d’un panneau auto-raidi
4. Optimisation de structures composites en flambement et post-flambement

Tenue aux petits chocs et tolérance aux défauts

1. Les techniques numériques associées à la simulation de l’impact et du crash
2. Les modèles « matériau » dédiés à l’analyse des petits chocs
3. Stratégies de calcul adaptées à la simulation de l’impact et exemples
4. Nocivité, stabilité et admissibilité des défauts initiaux et induits

Tenue des assemblages mécaniques sous sollicitations statiques et dynamiques

1. Quelles  lois « matériau » pour décrire le matage ?
2. Transfert d’effort et dissipation d’énergie dans un assemblage
3. Prévision de la tenue statique et dynamique d’assemblages mécaniques
4. Stratégies de calcul adaptées à l’analyse de jonctions complexes.

Méthode pédagogique
Présentation des fondamentaux, de l'état de l'art, des dernières avancées
Illustration par des exemples concrets issus de l'industrie