COMPORTEMENT MECANIQUE DES MATÉRIAUX COMPOSITES SANDWICHS AVEC AME EN NID D’ABEILLE

Abstract

Les composites sandwichs sont des matériaux multicouches réalisés par collage de deux peaux stratifiées de haute résistance sur les deux faces d’une âme de faible densité. Les principaux avantages de l’utilisation du concept de sandwich dans les composants structurels sont la rigidité élevée et la légèreté. Pour utiliser ces matériaux dans différentes applications, la connaissance de leur comportement statique et en fatigue est nécessaire. La première partie de cette étude présente les résultats expérimentaux, liés au comportement mécanique en statique, en compression, en flexion 3-Points et en fatigue statique suivie d’une étude en fatigue cyclique des éprouvettes en matériaux sandwichs en nids-d’abeilles. Les essais de fatigue cyclique montrent une évolution, caractérisée par trois phases différentes de la dégradation de la rigidité en fonction du nombre de cycles pour un niveau de chargement donné. L’évolution de l’énergie dissipée en fonction des niveaux de chargement et du nombre de cycles a été également évaluée dans ce travail. Une modélisation numérique du comportement des panneaux à âmes en nids d’abeilles a été menée en compression. Le mode de ruine dominant dans ces structures est causé par le phénomène de flambement de l’âme et plus exactement celui des parois des cellules de cette dernière car le comportement en compression du nid-d’abeilles dépend essentiellement du comportement en flambement des parois cellulaires soumises à la compression. La simulation a été établie en utilisant le code de calcul élément finis ANSYS. Cette étude a pour but de déterminer les contraintes de compression et l’énergie de déformation correspondante. Par ailleurs, l’étude a mis en évidence l’importance de la hauteur de l’âme, l’épaisseur des parois des cellules sur le comportement en compression .des panneaux en nids-d'abeilles. Le travail a été achevé par une approche analytique, de l’évolution de la rigidité en fonction du nombre de cycles, basé sur l’interpolation par des fonctions empiriques des résultats expérimentaux. Cette approche permet de prédire la durée de vie en fatigue des matériaux composites sandwichs tout en évitant le grand nombre d’expériences qui seraient exigé dans les essais de fatigue.