Microstructure generation and full-field multi-scale analyses for short fibre reinforced thermoplastics
Génération de microstructures et analyses multi-échelles à champs complets pour les composites thermoplastiques renforcés de fibres courtes
Résumé
Aiming at providing a better understanding regarding their mechanical behaviour, a full-field multi-scale approach dedicated to short fibre reinforced thermoplastics
is proposed in this work. This approach is based on a mesh generation tool for matrix-inclusion Representative Volume Elements (RVE) featuring periodicity by construction. Basically, fibres are randomly positioned within the RVE while their orientations are distributed according to an Orientation Distribution Function (ODF). At the microscopic scale, while the fibres are assumed to be elastic, the behaviour of the thermoplastic matrix is described by phenomenological
multi-mechanism constitutive model accounting for viscoelasticity, viscoplasticity and ductile damage. The proposed approach thus enables to visualize the local deformation and degradation mechanisms occurring at the microscopic scale while analysing their influence on the macroscopic response of the composite upon monotonic, persistent and cyclic loadings.
Afin d’apporter un maxinmun d’éléments de compréhension quant au comportement mécanique des composites thermoplastiques renforcés de fibres courtes, la présente contribution propose une démarche multi-échelle par champs complets. Pour ce faire, des maillages de VER (Volumes Élémentaires Représentatifs) ont été générés avec un positionnement aléatoire des fibres tandis que leurs orientations sont distribuées selon une ODF (Orientation Distribution Function). Ces VERs présentent une périodicité par construction assurant ainsi une transition d’échelle par homogénéisation périodique. Le comportement à l’échelle macroscopique est ainsi déterminé à partir de simulations par éléments finis de ces VERs, intégrant les lois de comportement spécifiques des constituants et plus particulièrement celui de la matrice thermoplastique décrit ici par un modèle viscoélastique-viscoplastique avec endommagement ductile. L’approche proposée permet ainsi de visualiser les mécanismes locaux de déformation et de dégradation et d’en analyser l’influence sur la réponse macroscopique du composite lors de chargements monotones, persistants et cycliques.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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