Durabilité de composites à matrice thermoplastique sous chargement hygro-mécanique PDF Download
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Book Description
En raison de leurs excellentes propriétés spécifiques, les matériaux composites à matrice organique sont de plus en plus utilisés dans le secteur des transports. Durant leur vie en service, ces matériaux composites sont souvent soumis à des environnements hygroscopiques agressifs. Dès la phase transitoire du p processus de diffusion, l'absorption d'eau engendre des variations dimensionnelles ainsi que la plastification du réseau polymère, ce qui modifie son comportement mécanique. Ce travail est dédié à la caractérisation expérimentale des lois de comportement hygro-mécaniques des matériaux étudiés au cours d'un vieillissement humide. Des méthodes d'analyse numérique permettent d'identifier l'évolution de certaines propriétés matériaux dans la phase transitoire du processus. Parmi ces propriétés, une attention particulière est portée au coefficient de gonflement hygroscopique et au module de traction. Afin de simuler les observations expérimentales, on a mis en place un modèle multi-physique et multi-échelle tenant compte, non seulement du gonflement hygroscopique local au cours de la p hase transitoire de diffusion de l'humidité, mais aussi de la diminution du module élastique. Par ailleurs, les modèles hygro-mécaniques proposés sont étendus au cadre stochastique afin de considérer les incertitudes expérimentales. Les modèles sont implémentés dans le code éléments finis Abaqus® afin de réaliser des simulations numériques prédisant les champs de teneur en eau ainsi que les états mécaniques internes. L'approche proposée est validée sur la base des résultats expérimentaux et plusieurs études numériques sur le polyamide seul ou sur des composites sont présentées.
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En raison de leurs excellentes propriétés spécifiques, les matériaux composites à matrice organique sont de plus en plus utilisés dans le secteur des transports. Durant leur vie en service, ces matériaux composites sont souvent soumis à des environnements hygroscopiques agressifs. Dès la phase transitoire du p processus de diffusion, l'absorption d'eau engendre des variations dimensionnelles ainsi que la plastification du réseau polymère, ce qui modifie son comportement mécanique. Ce travail est dédié à la caractérisation expérimentale des lois de comportement hygro-mécaniques des matériaux étudiés au cours d'un vieillissement humide. Des méthodes d'analyse numérique permettent d'identifier l'évolution de certaines propriétés matériaux dans la phase transitoire du processus. Parmi ces propriétés, une attention particulière est portée au coefficient de gonflement hygroscopique et au module de traction. Afin de simuler les observations expérimentales, on a mis en place un modèle multi-physique et multi-échelle tenant compte, non seulement du gonflement hygroscopique local au cours de la p hase transitoire de diffusion de l'humidité, mais aussi de la diminution du module élastique. Par ailleurs, les modèles hygro-mécaniques proposés sont étendus au cadre stochastique afin de considérer les incertitudes expérimentales. Les modèles sont implémentés dans le code éléments finis Abaqus® afin de réaliser des simulations numériques prédisant les champs de teneur en eau ainsi que les états mécaniques internes. L'approche proposée est validée sur la base des résultats expérimentaux et plusieurs études numériques sur le polyamide seul ou sur des composites sont présentées.
Author: MOHAMMAD REZA.. KHOSHRAVAN AZAR Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 179
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L'ADHESION DE FIBRES DE VERRE ET DE MATRICE POLYCARBONATE/ACRYLONITRILE-BUTADIENE-STYRENE EST ETUDIEE. UN ESSAI DE FISSURATION EN MODE I (OUVERTURE) SOUS CHARGEMENT STATIQUE MONOTONE PAR UNE METHODOLOGIE TYPIQUE POUR COMPOSITES A MATRICE THERMOPLASTIQUE RENFORCES DE FIBRES DE VERRE COURTES, EST MISE AU POINT. LA COMPLIANCE DES EPROUVETTES DE TYPE POUTRE A DOUBLE ENCASTREMENT EST DETERMINEE, ENSUITE PAR LES THEORIES D'IRWIN-KIES ET DE BERRY APPLIQUEES AUX DIFFERENTES FORMULATIONS DE COMPOSITE, LE TAUX DE RESTITUTION D'ENERGIE BASE SUR LA MECANIQUE LINEAIRE ELASTIQUE DE LA RUPTURE EST EVALUE. LA COMPARAISON ET L'ANALYSE DES RESULTATS NOUS PERMETTENT DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE LA QUALITE DE L'ADHESION FIBRE-MATRICE, DU TAUX DE FIBRE ET DE LA COMPOSITION DE LA MATRICE SUR LES PROPRIETES DE COMPOSITES. LES PARAMETRES MECANIQUES (CARACTERISTIQUES MECANIQUES ET FISSURATION) SONT RELIES AUX OBSERVATIONS EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE EN FAISANT INTERVENIR A LA FOIS L'ADHESION FIBRE-MATRICE ET LA NATURE DU MELANGE PC/ABS
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Les matériaux composites à matrice polymère sont sensibles à la température et à l'humidité relative. Dès lors que des applications structurales sont envisagées, il est nécessaire de contrôler la durabilité des propriétés mécaniques de tels matériaux sous l'effet de divers paramètres environnementaux. Le couplage de ces paramètres et la prise en compte de leurs évolutions sont indispensables, en particulier dans le cas de sollicitations cycliques. Le travail présenté dans le cadre de cette thèse porte sur une application aéronautique où un élément de structure de l'avion supersonique, stratifié carbone/époxyde IM7/977-2, est soumis à des conditions cycliques de température et d'humidité. Au cours des cycles de vol, la température varie entre -55°C, température de service en régime subsonique, et 130°C, température de service en vol supersonique. Le vol à haute température, 130°C, constitue une situation totalement nouvelle pour les matériaux composites à matrice polymère, communément utilisés dans les structures des jets subsoniques où la température de vol est typiquement de -50°C. L'objectif de ce travail est d'étudier l'effet des cycles de service de l'avion sur la durabilité du matériau.Une étude bibliographique exhaustive concernant l'influence de l'humidité sur la durabilité des composites a matrice polymère, ainsi que la modélisation de la reprise d'humidité a été présentée.Ensuite, nous avons identifié les paramètres de diffusion d'humidité du matériau IM7/977-2 selon le modèle de Fick, ainsi que les coefficients de dilatations thermique et hygroscopique. Une méthode basée sur l'identification tridimensionnelle de la loi de Fick a été proposée. Cette méthode permet d'identifier les paramètres sans nécessairement atteindre le palier de saturation et procure ainsi un gain de temps considérable. Nous soulignons l'effet de l'état mécanique interne du stratifié sur les paramètres de reprise d'humidité. Deux méthodes ont été utilisées pour aborder l'identification des coefficients thermo et hygro-élastiques, paramètres indicateurs de la stabilité de la structure en service.Un outil de calcul permettant de prédire les gradients de concentration en humidité, ainsi que l'état mécanique interne est ensuite développé et mis à profit afin de caractériser l'effet particulier de l'échauffement à 130°C, sur le matériau. Les simulations numériques montrent que les cycles de vol induisent sur le long terme un séchage progressif du matériau.Enfin, des cycles représentatifs, reproduisant en accéléré les mécanismes de déformation de service ont été définis. Une méthodologie simple et rationnelle est proposée. La réalisation de gradients impose notamment le choix de géométries et de conditions expérimentales appropriées, permettant d'atteindre un état hygro-mécanique donné en un temps réduit. Deux approches basées sur les gradients de concentration et les contraintes internes ont été proposées. La première approche nous a permis de modéliser des cycles accélérés, 60 fois plus rapides que les conditions de service. la deuxième approche qui tient compte du différentiel thermique de service nous a permis de modéliser des cycles accélérés, 25 fois plus rapides que les conditions de service. Ces cycles accélérés ont été utilisés au laboratoire afin d'étudier la réponse du matériau. Les essais expérimentaux ont montré une diminution de Tg la température de transition vitreuse d'environ 20°C, une évolution des propriétés mécaniques du matériau, ainsi qu'une fissuration du matériau spécifique aux cycles accélérés tenant compte des basses températures.
Author: Don Montague Publisher: Taylor & Francis ISBN: 9780419199106 Category : Architecture Languages : en Pages : 472
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This dual-language dictionary lists over 20,000 specialist terms in both French and English, covering architecture, building, engineering and property terms. It meets the needs of all building professionals working on projects overseas. It has been comprehensively researched and compiled to provide an invaluable reference source in an increasingly European marketplace.
Author: I.H. Marshall Publisher: Springer ISBN: Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 872
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The papers contained herein were presented at the Sixth International Conference on Composite Structures (ICCS/6) held at Paisley College, Scotland in September 1991. The Conference was organised and sponsored by Paisley College. It was co-sponsored by Scottish Enterprise, the National Engineering Laboratory, the US Army Research, Development and Standardisation Group-UK, Strathclyde Regional Council and Renfrew District Council. It forms a natural and ongoing progression from the highly successful ICCS/1/2/3/4 and 5 held at Paisley in 1981, 1983, 1985, 1987 and 1989 respectively. As we enter the final decade of this century many organisations throughout the world are adopting a prophetic role by attempting to forecast future scientific advances and their associated impact on mankind. Although some would argue that to do so is folly, without such futuristic visionaries the world would be that much poorer. IntelJigent speculation based on research trends and historical advances, rather than fanciful theories, breathes a healthy air of enthusiasm into the scientific community. Surely this is the very oxygen necessary to ignite the fir~s of innovation and invention amongst pioneers of research.
Author: James E. Mark Publisher: ISBN: Category : Science Languages : en Pages : 430
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The contents have been divided into sections on physical states of polymers and characterization techniques. Chapters on physical states include discussions of the rubber elastic state, the glassy state, melts and concentrated solutions, the crystalline state, and the mesomorphic state. Characterization techniques described are molecular spectroscopy and scattering techniques.
Author: Francesco Tornabene Publisher: Società Editrice Esculapio ISBN: 8835328993 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1199
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This book aims to present in depth several Higher-order Shear Deformation Theories (HSDTs) by means of a unified approach for the mechanical analysis of doubly-curved shell structures made of anisotropic and composite materials. In particular, the strong and weak formulations of the corresponding governing equations are discussed and illustrated. The approach presented in this volume is completely general and represents a valid tool to investigate the structural behavior of many arbitrarily shaped structures. An isogeometric mapping procedure is also illustrated to this aim. Special attention is given also to advanced and innovative constituents, such as Carbon Nanotubes (CNTs), Variable Angle Tow (VAT) composites and Functionally Graded Materials (FGMs). In addition, several numerical applications are developed to support the theoretical models. Accurate, efficient and reliable numerical techniques able to approximate both derivatives and integrals are presented, which are respectively the Differential Quadrature (DQ) and Integral Quadrature (IQ) methods. Finally, two numerical techniques, named Strong Formulation Finite Element Method (SFEM) and Weak Formulation Finite Element Method (WFEM), are developed to deal with multi-element domains characterized by arbitrary shapes and discontinuities.
Author: A. Cemal Eringen Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 0387226435 Category : Science Languages : en Pages : 386
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Nonlocal continuum field theories are concerned with material bodies whose behavior at any interior point depends on the state of all other points in the body -- rather than only on an effective field resulting from these points -- in addition to its own state and the state of some calculable external field. Nonlocal field theory extends classical field theory by describing the responses of points within the medium by functionals rather than functions (the "constitutive relations" of classical field theory). Such considerations are already well known in solid-state physics, where the nonlocal interactions between the atoms are prevalent in determining the properties of the material. The tools developed for crystalline materials, however, do not lend themselves to analyzing amorphous materials, or materials in which imperfections are a major part of the structure. Nonlocal continuum theories, by contrast, can describe these materials faithfully at scales down to the lattice parameter. This book presents a unified approach to field theories for elastic solids, viscous fluids, and heat-conducting electromagnetic solids and fluids that include nonlocal effects in both space and time (memory effects). The solutions to the field equations agree remarkably well with atomic theories and experimental observations.
Author: G.R. Liu Publisher: CRC Press ISBN: 1439820287 Category : Science Languages : en Pages : 694
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Generating a quality finite element mesh is difficult and often very time-consuming. Mesh-free methods operations can also be complicated and quite costly in terms of computational effort and resources. Developed by the authors and their colleagues, the smoothed finite element method (S-FEM) only requires a triangular/tetrahedral mesh to achieve mo
Author: Bo Liu Publisher: World Scientific ISBN: 9811236771 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 651
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The differential quadrature hierarchical finite element method (DQHFEM) was proposed by Bo Liu. This method incorporated the advantages and the latest research achievements of the hierarchical finite element method (HFEM), the differential quadrature method (DQM) and the isogeometric analysis (IGA). The DQHFEM also overcame many limitations or difficulties of the three methods.This unique compendium systemically introduces the construction of various DQHFEM elements of commonly used geometric shapes like triangle, tetrahedrons, pyramids, etc. Abundant examples are also included such as statics and dynamics, isotropic materials and composites, linear and nonlinear problems, plates as well as shells and solid structures.This useful reference text focuses largely on numerical algorithms, but also introduces some latest advances on high order mesh generation, which often has been regarded as the major bottle neck for the wide application of high order FEM.
Author: Hassan Obeid
Author: Hassan Obeid
Author: MOHAMMAD REZA.. KHOSHRAVAN AZAR
Author: Jihed Bouden-Jedidi
Author: Don Montague
Author: I.H. Marshall
Author: James E. Mark
Author: Francesco Tornabene
Author: A. Cemal Eringen
Author: G.R. Liu
Author: Bo Liu