Génération de VERs et calcul d'homogénéisation : application aux composites thermoplastiques à renforts discontinus

Ivan Coppo (1) , Daniel Pino Muñoz (1) , Marc Bernacki (1) , Jean-Luc Bouvard (1)

1 CEMEF - Centre de Mise en Forme des Matériaux

This study aims to develop representative elementary volumes (RVEs) of polymer composites with discontinuous reinforcements. The generation and homogenization of such element will help to better understand the influence of parameters such as fibers volume fraction, fiber orientation and length distributions on the mechanical behavior of the composite. The composite investigated in this study is a Polyamide 6-6 (PA 6.6) reinforced with short glass fibers. Numerical simulations were performed using a parallel C++ library Cimlib developed at CEMEF that allows introduction of an immersed FE strategy (FE context-level set framework-meshing adaptation) for RVEs generation and a classical multidomain lagrangian formulation with an enhanced body-fitted remeshing framework when dealing with RVEs deformation. Numerical simulations under tensile loading were performed on different elastic microstructures in the aim of determining the longitudinal and transversal Young moduli. Local stress concentration was also analyzed.

Cette étude vise à développer des volumes élémentaires représentatifs (VERs) de composites polymère à renforts discontinus. La génération et l'homogénéisation de ces microstructures permet de mieux comprendre l'influence de la fraction volumique des fibres, de la qualité de l'interface fibre/matrice, des distributions d'orientation et/ou de longueur de fibres sur le comportement mécanique du composite. Le matériau de l'étude est un polyamide PA66 renforcé fibres de verre courtes. Les simulations ont été réalisées en utilisant le code C++ Cimlib développé au CEMEF qui permet d'introduire une approche dite immergée (contexte éléments finis-approche level set-adaptation de maillage) pour la génération des VERs et une approche lagrangienne multidomaine avec remaillage conforme pour la simulation de ces VERs ont été utilisées. Des simulations numériques sous chargement de traction ont été réalisées sur différentes microstructures en régime élastique dans le but de déterminer les modules de Young longitudinaux et transverses. Une analyse plus locale des concentrations de contrainte a également été menée.

Mots clés: Thermoplastique renforcé fibres courtes; VER; Méthode Level Set; Remaillage

Domaines: Matériaux

Ivan Coppo, Daniel Pino Muñoz, Marc Bernacki, Jean-Luc Bouvard. Génération de VERs et calcul d'homogénéisation : application aux composites thermoplastiques à renforts discontinus. 23ème Congrès Français de Mécanique [CFM2017], Association Française de Mécanique (AFM), Aug 2017, Lille, France. ⟨hal-01632652⟩