Remeshing procedure for discrete membrane finite element: application to woven composite forming

Abstract

Pre-impregnated woven fabric is an increasingly important component as the reinforcement phase of composite materials for many mechanical structures (automotive and aerospace). Modelling woven fabrics is difficult due, in particular, to the need to simulate the response both at the scale of the entire fabric and at the meso-level, the scale of the fibre that composes the weave. Here, we present new finite element for the simulation of the 3D, pre-impregnated woven fabric preform. Continuum-level modelling technique that, through the use of an appropriate bi-component unit cell (fiber rotation quadrilateral element connected to truss elements), captures the deformation of the mesostructure of the fabric without explicitly modelling every fibre. Simulations of the experiments demonstrate that the finite elements are capable of efficiently simulating large, complex structures and forming processes.

Les tissus pré-imprégnés est une composante importante dans le renforcement de matériaux composites pour de nombreuses structures mécaniques (automobile, aéronautique). Le désir d’explorer de nouvelles applications de ces matériaux compétitives, il est nécessaire de mettre au point de modèle de calcul efficace pour la modélisation de la déformation des tissus pré-imprégnés. Dans cette étude, nous présentons un nouvel élément fini bi-composant (élément FRQ + éléments de barres) pour la simulation 3D des tissus à l’échelle de la méso-structure du tissu, sans modélisation explicite chaque fibre. Des essais expérimentaux sont réalisés pour valider notre approche.

Keywords:

• pre-impregnated fabric
• FEM
• adaptive remeshing
• composite forming
• FRQ element
• truss element

Mots-clés:

• tissus pré-imprégnés
• FEM
• remaillage
• mise en forme
• elément FRQ
• eléments barre