Hostname: page-component-586b7cd67f-t7czq Total loading time: 0 Render date: 2024-11-28T03:29:25.984Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Détermination des coefficients d'élasticitéet de rupture d'âmes nids d'abeilles Nomex® : homogénéisation périodique et simulation numérique

Published online by Cambridge University Press:  03 February 2006

Laurent Gornet ,
Gilles Marckmann  and
Marc Lombard
Laurent Gornet
Affiliation:
École Centrale de Nantes, Institut de recherche en Génie Civil et Mécanique, GeM, UMR CNRS 6183, 1 rue de la Noë, BP 92101, 44321 Nantes Cedex 3, France
Gilles Marckmann
Affiliation:
École Centrale de Nantes, Institut de recherche en Génie Civil et Mécanique, GeM, UMR CNRS 6183, 1 rue de la Noë, BP 92101, 44321 Nantes Cedex 3, France
Marc Lombard
Affiliation:
Marc Lombard Architecture Navale, Le Sextant, rue de la Trinquette, 17000 La Rochelle, France
Get access

Abstract

Le présent travail concerne la détermination des propriétés mécaniques des âmes nids d'abeilles de forme hexagonale et de leurs versions sur-expansées rectangulaires. Ces âmes en papiers Nomex® sont présentes sur les voiliers multicoques de courses océaniques entièrement réalisés à partir de sandwichs à peaux de tissus carbones. Les caractéristiques mécaniques élastiques de ces âmes sont déterminées par modélisation tridimensionnelle à partir de la théorie de l'homogénéisation des milieux périodiques mise en œuvre dans le cadre de la méthode des éléments finis. L'étude confirme que les symétries des Volumes Élémentaires Représentatifs (VER) conduisent à des propriétés mécaniques homogénéisées orthotropes. Enfin, l'étude des modes de flambement des VERs permet de déterminer les contraintes ultimes de rupture du matériau homogène équivalent. Les techniques d'homogénéisation périodique développées dans cette étude ont été implantées dans le code de calcul éléments finis Cast3M-CEA. Les propriétés mécaniques et les limites à rupture des âmes en nids d'abeilles sont utilisées pour l'étude du renforcement des structures sandwichs proposées sur les trimarans océaniques de 60 pieds.

Keywords

Composite structureshoneycombsNomex coresfinite element methodfractureperiodic homogenizationStructures compositesnids d'abeillesâmes Nomexéléments finisrupturehomogénéisation périodique
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 6 , Issue 6: Special Issue , November 2005 , pp. 595 - 604
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2006

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

L. Gornet, G. Marckmann, Analyse par éléments finis de réparation de trimarans, plans Marc Lombard, rapport interne LMM 2002
C. Elbeze, D. Bourgeois, Martin-Raget, La Route du Rhum 2002, Larivière, 2002
F. Cammas, A. Gautier, B. De Broc, M. Lombard, Le Rhum en questions, Voiles et voiliers, France Métro, 383 (2003) 74–91
P. Suquet, Plasticité et homogénéisation, Thèse de doctorat d'état, Université Pierre et Marie Curie, Paris 6, 1982
O. Debordes, Homogenization computations in elastic or plastic range ; applications to unidirectional composites and perforated sheets, 4th Int. Symp. Innovative Num. Method in Engng, Computational Mechanics Publications, Springer-Verlag, Atlanta, 1982, pp. 453–458
F. Lene, Contribution à l'étude des matériaux composites et de leurs endommagements, Thèse de doctorat, Université Paris VI, 1984
P. Verpeaux, T. Charras, A. Millard, Castem 2000 : Une approche moderne du calcul des structures, J.M. Fouet, P. Ladevèze, R. Ohayon (ed.), 2 1988, pp. 227–261
Nids d'abeilles Nomex®, http://www.euro-composites.com
S. Kelsey, R.A. Gellatly, B.W. Clark, The shear modulus of foil honeycomb core, Aircraft Engng., 1958, pp. 294–302
L.J. Gibson, M.F. Ashby, Cellular solids structures and properties, Pergamon Press, Oxford, 1988
Gibson, L.J., Ashby, M.F., Shajer, G.S., Robertson, C.I., The mechanics of two-dimensional cellular materials, Proc. R. Soc. Lond. A 382 (1982) 25–42 CrossRef
Shang, J.F., Ashby, M.F., The Out-of-Plane properties of honeycombs, Int. J. Mech. Sci. 34 (1992) 475–489
Grediac, M., A finite element study of the transverse shear in honeycomb cores, Int. J. Solids Structures 30 (1993) 1777–1788 CrossRef
Hohe, J., Becker, W., A refined analysis of the effective elasticity tensor for general cellular sandwich cores, Int. J. Solids Structures 38 (2001) 3689–3717 CrossRef
Hohe, J., Becker, W., An energetic homogenisation procedure for the elastic properties of general cellular sandwich cores, Composit Part B 32 (2001) 185–197 CrossRef
L. Gornet, J. Royer, S. Sablin, Prévision de la dégradation de composites carbone époxy stratifiés : application aux voiliers multicoques, JNC 12, Cachan France, 12e journées nationales sur les composites, 2000, pp. 51–59
L. Gornet, Comportement mécanique et analyse des structures en matériaux composites, cours École centrale Nantes, 2001
C.T. Herakovich, Mechanics of fibrous composite, John Wiley, 1998
Y. Aminanda, B. Castanie, J.J. Barrau, P. Thevenet, Étude expérimentale et modélisation de l'indention des structures sandwichs à âme nid d'abeilles, JNC13, Y. Rémond, J. Lamon (ed.), 2003, pp. 461–470
A. Combescure, Étude de la stabilité non-linéaire géométrique et non-linéaire matériau des coques minces, Habilitation à Diriger les Recherches de UCB Lyon, 1995
S. Bourgois, Modélisation numérique des panneaux structuraux légers, Thèse de doctorat, Université de Méditerranée (Aix-Marseille II), 1997
N. Buannic, P. Cartraud, T. Quesnel, Homogenization of corrugated core sandwich panels, Composite Structures 59(3) (2003) 299–312
J.N. Reddy, Mechanics of Laminated Composite Plates: Theory and Analysis, CRC Press, 1997