Non-Local modeling of the compressive strength of composite structure

Modélisation non-locale de la résistance en compression des composites architecturés

Anil Bettadahalli Channakeshava (1) , Jean-Claude Grandidier (1) , Roberta Maziotta (1)

1 PPrime [Poitiers] - Institut Pprime [UPR 3346]

A homogenized non-local finite element model is proposed in this article, similar to Mindlin's II gradient theory [1] to assess the compressive strength of the carbon/epoxy long fiber composite at the mesoscopic/structural scale. The framework of this non-local modelling is more general that of [2] to assess microbuckling phenomenon in UD and woven composites. The developed nonlocal numerical model is implemented in User Element (UEL) subroutine for analysis in ABAQUS ©, which permits to simulate the behavior of 2D and 3D cases. A 2D continuous C1 super-parametric non-local element (NL U32) is developed for linear isotropic elastic case. Various tests results are presented to validate the non-local FE model for 2D cases, by comparing results of homogenized non-local element with ABAQUS © iso-paramteric element and then by comparing mechanical behavior/response with 2D composite microstructure, modelled using ABAQUS © classical elements

Cet article propose un modèle numérique homogénéisé d'éléments finis non locaux, similaire à la théorie du gradient II de Mindlin [1], pour évaluer la résistance à la compression des composites fibres longues carbone / époxy à l'échelle mésoscopique / structurelle. Le cadre de cette modélisation non locale est plus général que celui de [2] pour simuler le phénomène de microbuckling dans les composites UD et tissés. Le modèle numérique non local développé est implémenté dans le sous-programme User Elément (UEL) d’ABAQUS ©, ce qui permet de simuler le comportement de cas 2D et 3D. Un 2D élément non locale (NL U32) super-paramétrique continu C1 est développé pour le cas élastique isotrope linéaire. Différents résultats de tests sont présentés pour valider le modèle FE non local pour les cas 2D, en comparant les résultats d'un élément non local homogénéisé avec un élément iso-paramétrique d'Abaqus et en comparant le comportement mécanique avec une microstructure composite 2D discrétisée à l’aide d’éléments classiques d’ABAQUS.

Mots clés: Long-fiber composites; compression; Non-local model

Mots clés: composites à fibres longues; Modèle non local; compression

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Anil Bettadahalli Channakeshava, Jean-Claude Grandidier, Roberta Maziotta. Non-Local modeling of the compressive strength of composite structure. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02424031⟩