Laminate delamination
Délaminage des matériaux multicouches
Résumé
The purpose of this thesis is to study delamination in multilayer materials. Tests, models, software and criteria are proposed for understanding delamination in multilayers. Tests on carbon-epoxy multilayers show that plastic interface sliding occurs before delamination begins, and a critical sliding value seems to govern delamination in mode iii. A thickness effect on the initiation of this damage mode was observed. Two simplified models, known as multi-particle models, were then proposed to assess the interface forces responsible for delamination and interface sliding. These models take into account the presence of any anelastic fields in the layers and at the interfaces. The model equations are then applied to a tensile problem involving any rectangular multilayer with any edge conditions on each of the layers. The programming of these equations gave rise to two edge effect calculation software packages. The calculations prove that there are no singularities in our models. Two types of analysis are then proposed for the study of delamination. One is brittle elastic and the other is brittle plastic. The first consists of adopting empirical criteria for maximum stress, and the application of these criteria gives very good results for the materials tested. In addition, the criteria take account of the thickness effect. An analysis of energy restitution rates is used to validate the maximum stress criteria from an energy point of view. The second type of analysis consists of calculating interface slip and proposing delamination criteria for slip, which also give very accurate results. Comparison of the energies dissipated by delamination, calculated by the two analyses, makes the criteria virtually equivalent.
Ce mémoire a pour objet l'étude du délaminage, dans les matériaux multicouches. Des essais, des modèles, des logiciels et des critères sont proposés pour l'appréhension du délaminage, dans les multicouches. Les essais sur des multicouches en carbone--époxy mettent en évidence un phénomène de glissement plastique d'interface -avant l'amorçage du délaminage et une valeur critique de glissement semble gouverner le délaminage en mode iii. Un effet d'épaisseur sur l'initiation de ce mode d'endommagement est remarqué. Deux modèles simplifiés, dits multiparticulaires,sont alors proposés pour l'évaluation des efforts d'interface responsables du délaminage et du glissement d'interface. Ces modèles prennent en compte la présence d'éventuels champs anélastiques dans les couches et aux interfaces. On applique ensuite les équations des modèles à un problème de traction d'un multicouche rectangulaire quelconque avec, sur chacune des couches, des conditions de bord quelconques. La programmation de ces équations a donné lieu à deux logiciels de calcul d'effet de bord. Les calculs prouvent l'absence de singularités pour nos modèles. Deux types d'analyse sont ensuite proposés pour l'étude du délaminage. L'une élastique fragile et l'autre, plastique fragile. La première consiste à adopter des critères empiriques en contrainte maximal et l'application de ces critères donne des résultats de très bonne qualité pour les matériaux testés. De plus, les critères rendent compte de l'effet d'épaisseur. Une analyse des taux de restitution d'énergie, permet de valider énergétiquement les critères en contrainte maximal. Le deuxième type d'analyse, consiste à calculer le glissement d'interface et proposer des critères de délaminage, en glissement et ceux-ci donnent aussi des résultats très précis. La comparaison des énergies dissipées par le délaminage, calculées par les deux analyses rend les critères quasi équivalents.
Domaines
Sciences de l'ingénieur [physics]
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)