Approches multiéchelles en espace et en temps pour la simulation d'impacts de faible énergie sur les structures composites

Teddy Chantrait (1) , Johann Rannou (1) , Anthony Gravouil (1, 2)

1 LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne]
2 MIMESIS - Mécanique Multiéchelle pour les solides

Les impacts de faible énergie peuvent être très néfastes pour les structures composites utilisées dans le secteur aéronautique notamment. En effet, ces derniers peuvent engendrer des endommagements importants (fissurations matricielles, ruptures de fibres, délaminages.. .) dans le cœur du composite ou sur la face opposée à l'impact alors que l'empreinte résiduelle qu'il laisse sur la face impactée est presque indétectable à l'œil nu. Les endommagements causés peuvent donc conduire à la ruine prématurée de la structure alors qu'ils peuvent passer inaperçus lors d'une inspection visuelle (notion de Barely Visibale Impact Damage). On comprend donc l'importance pour les constructeurs de maîtriser ce genre de situations. La simulation numérique de ce type d'impact est donc très utile mais elle reste pour le moment difficile à mettre en oeuvre au niveau industriel car elles sont très délicates à gérer. En effet, d'un coté les sources de non-régulartiés introduites dans les modèles (contact, lois d'endommagement adoucissantes, modèles de zone cohésive...) rendent les solveurs implicite quasiment inopérant. Et de l'autre, le pas de temps nécessaire à la stabilité des algorithmes explicites sont si faible que les temps de calculs deviennent rédhibitoires pour des problèmes de grandes tailles. Nous présentons ici le développement d'une stratégie de couplage peu intrusive entre le code de calcul de dynamique implicite Zébulon (code co-développé par les Mines ParisTech, l'Onera et NW Numerics et Modeling) et le code de calcul de dynamique explicite Europlexus (code développé par le CEA et le Centre Commun de Recherche d'Ispra en Italie) basée sur la méthode GC [1] [2]. Ce couplage permet d'allier les performances des deux types d'algorithmes évoqués et il est appliqué sur l'exemple d'un panneau composite raidi impacté. Mots clés-Couplage de codes, implicite, explicite, faible intrusivité, impact faible énergie, matériaux composites.

Mots clés: couplage de codes; implicite; explicite; faible intrusivité; impact faible énergie; matériaux composites

Domaines: Mécanique [physics]

Teddy Chantrait, Johann Rannou, Anthony Gravouil. Approches multiéchelles en espace et en temps pour la simulation d'impacts de faible énergie sur les structures composites. 11e colloque national en calcul des structures, CSMA, May 2013, Giens, France. ⟨hal-01717078⟩