III.4.3. Modélisation numérique (MEF)
Afin de modéliser numériquement l'essai de
traction du matériau étudié, un modèle
numérique basé sur la méthode des éléments
finis (MEF), a été réalisé à l'aide du
logiciel commercial ABAQUS 2019, dans le but de valider les résultats
expérimentaux. La géométrie et les conditions aux limites
ont été choisies en fonction des conditions expérimentales
(ASTM), la partie inférieure du modèle est fixe dans tous les
degrés de liberté, tandis que la partie supérieure a une
liberté dans la direction des fibres. Comme le montre la Figure
III.25, qui indique également le type de maillage et nombre des
couches choisie.
La taille de l'élément dans la partie
médiane (zone de dommages attendus) est de (1 mm x 1 mm), et le reste de
l'échantillon de (2 mm x 2 mm). Le maillage a été
créé à l'aide d'une double courbe mince ou épaisse
(S4R) à 4 noeuds, affinant jusqu'à 2368 éléments et
2448 noeuds, afin d'obtenir une bonne précision du calcul
numérique qui est lié à la qualité du maillage.
CHAPITRE III Résultats et
discussion
Figure III.24 : Dimensions du
modèle numérique.
Tableau III.7 : Paramètres
géométriques et mécaniques utilisés
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Longueur
L [mm]
|
Largeur
b [mm]
|
Épaisseur
h [mm]
|
Young's
modulus E
[GPa]
|
Density
p [ ]
|
Coefficient
de Poisson
|
|
250
|
25
|
2.1
|
51.5
|
1.521
|
0.24
|
61 | P a g e
(a) (b) (c)
Figure III.25 : Modèle
éléments finis
(a) conditions aux
limites, (b) maillage utilisé et (c)
nombre de couches.
v L'objectif de la simulation ABAQUS du composite
stratifié (carbone/époxy) est de prédire la réponse
de l'essai de traction, puis de les comparer et de les vérifier avec les
résultats expérimentaux.
CHAPITRE III Résultats et
discussion
62 | P a g e
III.4.4. Comparaison entre les résultats
expérimentaux et numériques.
Les résultats obtenus par la méthode des
éléments finis ont été comparés aux
résultats expérimentaux pour valider la précision du
modèle numérique comme le montre la figure suivante
Figure III.26 : Comparaison entre
les résultats expérimentale et numérique.
Sur la base de cette comparaison, on observe que les graphes
ont presque la même pente, ce qu'implique que les valeurs obtenues
à partir des tests expérimentales et numériques sont
très similaires, avec un faible pourcentage d'erreur.
Après la validation réussie de modèle par
simulation, on peut jouer sur les paramètres géométrique
et mécaniques qu'on veut changer sans refaire l'expérimentale
à chaque fois, en changeant par exemple l'orientation des fibres et le
nombre des couches de notre composite et voir leur influence sur les
propriétés mécaniques. Cette méthode nous permet de
gagner de temps et d'économiser les outils pour les tests
expérimentales.
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