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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 26/3-4 - 2016  - pp.401-417  - doi:10.3166/rcma.26.401-417
TITRE
Modèle analytique de la rupture longitudinale d’un composite unidirectionnel à fibres naturelles

TITLE
Analytical model of the longitudinal break of a unidirectional composite with natural fibers

RÉSUMÉ

Le présent travail a pour objet le développement d’un modèle analytique de shearlag d’une cellule d’un composite unidirectionnel à base de fibres naturelles (fibre d’Alfa) avec un espacement irrégulier entre les fibres. La méthode des différences finies est utilisée pour le calcul du facteur de concentration de contraintes Stress Concentration Factor (SCF) au niveau des fibres voisines intactes. À l’aide de la mise au point d’un schéma de différences finies tridimensionnel 3D avec un espacement aléatoire des fibres, un système d’équations couplées a été obtenu pour le déplacement et pour la concentration de contraintes dans les fibres. En variant la distance entre les fibres ainsi que leurs diamètres, la sensibilité de la répartition du SCF est évaluée sur le long de la fibre. Une analyse probabiliste, d’une cellule d’un composite unidirectionnel présentant une rupture de la fibre centrale, est effectuée afin d’évaluer l’effet des incertitudes géométriques et mécaniques sur l’évolution de la concentration des contraintes. L’étude probabiliste est effectuée en utilisant des simulations de Monte-Carlo afin d’évaluer la sensibilité du modèle aux incertitudes géométriques et mécaniques.



ABSTRACT

The present work aims at developing an analytical model of shear-lag of a cell of unidirectional composites made from natural fibers (Alfa) with irregular spacing between fibers. The finite difference method is used to calculate the "Stress Concentration Factor" (SCF) at the neighboring fibers. By the development of a pattern of three-dimensional finite differences with random spacing between fibers, a coupled system of equations is obtained for the displacement and stress concentration in the fibers. By varying the distance between the fibers and their diameters, the sensitivity distribution of the SCF is evaluated along the fibers. A probabilistic analysis of a cell of a unidirectional composite having a break in the central fiber is then conducted to evaluate the effect of geometrical and mechanical uncertainties on the evolution of the stress concentration. The probabilistic study is performed using Monte Carlo simulations to assess the sensitivity of the model with respect to geometrical and mechanical uncertainties.



AUTEUR(S)
Bachir BOUHAMIDA, Zouaoui SEREIR, Alaa CHATEAUNEUF

MOTS-CLÉS
composite unidirectionnel, fibre naturelle, rupture de fibre, différences finies, concentration de contrainte.

KEYWORDS
unidirectional composite, natural fiber, broken fiber transfer, finite difference, stress concentration.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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