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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 25/3-4 - 2015  - pp.327-372  - doi:10.3166/rcma.25.327-372
TITRE
Probabilistic multiscale approach for carbon fibre/epoxy composites. Application on type IV composite pressure vessels

TITLE
Approche probabiliste multiéchelle pour composites renforcés fibres de carbone/époxy. Application aux réservoirs en composite de type IV.

RÉSUMÉ

Cette étude propose un modèle probabiliste pour prédire le comportement mécanique, (jusqu’à rupture), d’un réservoir en composite renforcé de fibres de carbone/époxy. La distribution de contrainte à rupture des fibres a été estimée. L’analyse d’image et la pyrolyse ont été utilisées pour l’arrangement des fibres et la dispersion globale et locale de la fraction volumique de fibres. Des essais de traction ont été réalisés, pour caractériser le comportement et la validation d’un modèle. Le calcul multiéchelle, par éléments finis a été effectué avec la technique d’homogénéisation. L’effet d’échelle des éléments redimensionnés a été considéré. Après la validation à l’échelle macroscopique, le modèle probabiliste a été utilisé pour simuler l’essai d’éclatement d’un réservoir composite complet. Un bon accord avec les résultats expérimentaux est observé. Une comparaison entre le modèle probabiliste et un modèle déterministe a été examinée.



ABSTRACT

This study proposes a probabilistic model to predict mechanical behaviours and failures of type IV composite pressure vessels. Strength distribution along fibres has been estimated. Image analysis and pyrolysis have been used for fibre packings and distributions of fibres volume fraction. Tensile tests have been carried out for a behaviour characterization and a validation of model. Then, multiscale finite element analysis has been performed with a homogenisation method. Scale effect of resizing elements has been considered. After validation in macroscopic scale, the probabilistic model has been applied to burst test simulations of a composite pressure vessel. A good agreement with experimental result has been observed. A comparison of probabilistic and deterministic models has been discussed.



AUTEUR(S)
Baramee PATAMAPROHM, Pongsak NIMDUM, Jacques RENARD

MOTS-CLÉS
fibre de carbone, composite, rupture de fibres, modélisation multiéchelle, approche probabiliste, technique d’homogénéisation, réservoir en composite de type IV.

KEYWORDS
carbon fibre, composite, fibre breakage, multiscale modelling, probabilistic approach, homogenisation method, type IV composite pressure vessel.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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