Comportement dynamique d’un composite 3D C/C : méso-modélisation et prévision de la rupture sous choc

Abstract.

A method for the fracture prediction under dynamic loading of small structures made of a 3D Carbon/Carbon composite is proposed. Due to the length scale of the loading, the notion of homogenised material is meaningless ; our choice is to model, identify and compute the material at an intermediate or meso scale (fiber strands - matrix blocks). Our idea is that, due to the smallness of the meso scale, the previous description of the damage mechanisms should be valid even for high-rate loading. The meso-modelling is based on the static and dynamic tests. Changing scale methods are applied to identify the mesoscopic model parameters (dommage-plasticity-porous) from static tests. The results of dynamic computing of plate/plate tests confirm the method.

Résumé.

Une méthodologie pour la prévision de la rupture sous choc de pièces de petites dimensions en matériaux 3D CIC est proposée. Pour ce type de sollicitations, la notion de matériau homogène équivalent est inadaptée. Aussi, nous avons choisi de modéliser et d’identifier le matériau à l’échelle de ses méso-constituants : torons et blocs de matrice. Les calculs sont également effectués à cette échelle. Le méso-modèle développé se nourrit d’informations qualitatives obtenues par des essais statiques et dynamiques mais est identifié en statique. Un outil de changement d’échelle est utilisé, de façon itérative, pour identifier les paramètres du méso-modèle (torons-blocs de matrice). Des premières simulations dynamiques d’essais d’impact plaque/plaque montrent l’intérêt de la démarche.

Key words::

• 3D Carbon/Carbon composites
• Méso-modélling
• damage
• changing scale method
• shock
• computation

Mots-clés::

• composites 3D Carbone/Carbone
• méso-modélisation
• endommagement
• changement d’échelle
• choc
• simulations