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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 21/2 - 2011  - pp.221-254  - doi:10.3166/rcma.21.221-254
TITRE
Étude numérique et statistique du comportement d’un composite thermoplastique

TITLE
Numerical and statistical study of a thermoplastic composite's behavior

RÉSUMÉ

Le but de cet article est de déterminer le volume élémentaire représentatif (VER) d’un composite thermoplastique fortement hétérogène (PA6-fibres de verre) en utilisant des outils statistiques et morphologiques couplés avec l’homogénéisation numérique. Dans un premier temps, une analyse de la microstructure est effectuée pour étudier les différentes fluctuations relatives à la fraction surfacique locale et à l’arrangement spatial des fibres. Ensuite, après une hypothèse des déformations planes, des calculs EF sont effectués pour mesurer l’influence de ces fluctuations sur les propriétés étudiées (conductivité thermique, module de compressibilité, module de cisaillement) et déterminer le VER en fonction de la précision souhaitée. L’homogénéisation numérique permet de choisir le VER final. Les valeurs effectives de ce VER sont comparées aux valeurs macroscopiques et aux bornes de Hashin- Shtrikman. Une approximation relativement bonne est ainsi obtenue.



ABSTRACT

The purpose of this paper is to determine the RVE of a strongly heterogeneous thermoplastic composite (PA6-glass fibers) using statistical and morphological tools, and numerical homogenization. First, mechanical tests are performed to determine the macroscopical behavior of a polyamid glass fiber composite. Then we focus on the influence of the microstructure’s heterogeneities on thermal and mechanical properties from finite element calculations on the real microstructure, after plane strain assumptions. 100 images in 10 different sizes (50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 600 pixels) are analysed. There is a relatively good agreement between the effective properties of the RVE and the experimental macroscopical behavior. These effective properties are estimated by the Hashin Shtrikman lower bound.



AUTEUR(S)
Mamane OUMAROU, Dominique JEULIN, Jacques RENARD

MOTS-CLÉS
composite, approche multi-échelle, analyse d’image, homogénéisation numérique, propriétés effectives, bornes de Hashin-Shtrikman, VER.

KEYWORDS
fibers composite, multi-scale approach, microscopical analysis, numerical homogenization, effective properties, Hashin-Shtrikman bounds, RVE.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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