Effet du flambage sur les pipes en composite stratifiés munis d’entailles

Laboratoire de modélisation numérique et expérimentale des phénomènes mécaniques, Département de Génie Mécanique-Université Abdelhamid Ibn Badis de Mostaganem - Algérie

Résumé

Dans l’industrie (aéronautiques, automobiles, …) les composites stratifiés se sont imposés pour la fabrication des pièces de structures primaires, grâce à leurs performances, leur qualité, légèreté et souplesse de forme. Cependant l’utilisation de ces matériaux est assujettie à la connaissance de leur comportement mécanique en statique comme en dynamique et également à la possibilité de le simuler. En effet, les matériaux composites ont un comportement particulier, et ceci est du essentiellement à deux facteurs. Le premier facteur résulte du comportement anisotrope du matériau utilisé dans la couche. Le deuxième facteur dérive de la stratification qui consiste à l’empilement de plusieurs couches, ce qui favorise l’effet de cisaillement transversal. Les structures minces en composites qui sont abondamment utilisées, deviennent instables lorsqu'elles sont sollicitées à des chargements de nature mécanique ou thermique conduisant au flambement. La principale cause de ce phénomène complexe, est le caractère aléatoire des imperfections initiales (en termes de géométrie, de matériau, ou de conditions aux limites) de la structure. Dans ce papier, l’analyse du flambage a été effectuée sur des pipes en composite stratifiés avec et sans entaille carrée, en ayant recours a la simulation numérique a l’aide de la MEF. Le pipe stratifié comporte plusieurs couches alternées de la manière suivante (Θ/-Θ)₅. La résistance au flambage des pipes est mise en évidence en fonction de l’orientation des fibres. Les résultats montrent que la charge de flambage est plus grande pour les plus petits diamètres, et surtout pour les orientations (20°/-20°), ce qui augmente le risque de la rupture. Et pour la distribution des contraintes de Von mises, la concentration la plus importante est pour les orientations (20°/-20°) et les plus faibles au niveau de l’orientation 90°. Donc l’ampleur des contraintes dépend fortement de l’orientation des fibres de chaque pli.