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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 22/3 - 2012  - pp.445-456  - doi:10.3166/rcma.22.445-456
TITRE
Benchmark d’un modèle pour sandwiches et multicouches, de type layerwise en contrainte

TITLE
Benchmark of a layerwise stress model for laminated and sandwich plates

RÉSUMÉ

Dans cet article, le comportement des composites stratifiés est étudié en utilisant des développements d’ordres élevés ou de type layerwise. Un modèle layerwise (et l’élément fini à huit noeuds qui lui est associé) a été développé en premier lieu pour l’analyse spécifique des contraintes entre les couches pour des problèmes de bords libres (Nguyen, Caron, 2006 ; 2009) ou bien pour l’étude des liaisons entre les couches. Ce modèle est au coeur des comparaisons de cet article et considère le stratifié comme une superposition de plaques de Reissner couplées les unes aux autres par des efforts d’interfaces. Cet élément a 5n degrés de liberté par noeud (n étant le nombre de couches) et donne une prédiction des contraintes d’interface. Les articles précédents se concentraient sur la précision de l’estimation de ces contraintes d’interface. Le modèle permet aussi de calculer les déplacements et les déflexions ainsi que d’extraire les contraintes dans l’épaisseur avec ou sans post-traitement. Dans cet article, la précision et la validité du calcul des déplacements et des contraintes ont été établies à partir d’un nombre important de tests classiques de benchmark en flexion de plaques composites et sandwich. Le but de cette étude est aussi de mieux positionner et de promouvoir cette approche en contraintes issue des travaux de Pagano (1978) peu utilisés et mal référencés.



ABSTRACT

In this paper, the behaviour of laminated composite is investigated using several high order or layerwise finite element calculations. A layerwise model and its devoted finite element an C0 eight-node layerwise finite element have been originally specifically developed for interlaminar stresses analysis in free edge problem (Nguyen, Caron, 2006 ; 2009) or for bonding study. This model is the core of the present comparisons. It is based on a typical layerwise model that considers the laminate by a superposition of Reissner plates coupled by interfacial stresses. This element consists of 5n degrees of freedom per node (n is the layer number) and is able to predict interlaminar stresses. These out-of-plane stresses are deduced directly from constitutive equations without post-processing works. The previous papers dealt with the accuracy of these estimated interface stresses. However the model permits of course to compute displacements and usual deflections but also to compute stresses through the layer thicknesses with or without postprocess. In the present paper, the accuracy and the validity of these computed displacements and stresses have been also established on a large number of classical benchmark bending examples for composites and sandwich plates. The aim is also to a better positioning and promoting of this stress approach deriving from the works of Pagano (1978) not usually studied in this way.



AUTEUR(S)
Duc Thaï NGUYEN, Michele D'OTTAVIO, Jean-François CARON

MOTS-CLÉS
composites, éléments finis, multicouche, matériaux, layerwise.

KEYWORDS
composites, multi-layer, material, layerwise.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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