Éléments finis de plaque à cinématique variable pour les structures sandwich - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Éléments finis de plaque à cinématique variable pour les structures sandwich

Variable kinematics finite plate elements for sandwich structures applications

Résumé

The Sublaminate Generalized Unified Formulation (SGUF) is extended for the first time to the framework of Finite Element Method (FEM) for both displacement-based and mixed (RMVT) formulation. A substitute interpolation makes the developed FEs locking free and insensitive to mesh distortion. The possibility of exactly satisfying transverse stress boundary conditions for RMVT-based elements is also investigated for the first time. The flexibility and accuracy of the computational approach is demonstrated on linear static problems of sandwich plates and beams ranging from global bending response to local indentation problems. The challenging phenomenon experienced by laminated composite plates at free edges, known as free-edge effect, is also addressed.Free and forced vibration of sandwich beams and plates hosting viscoelastic material (VEM) layers are also investigated. The frequency-dependent behaviour of VEM is modelled according to the fractional derivatives Zener-type model or conventional series development based on the Generalised Maxwell model.Finally, stability considerations are addressed within the framework of the classical linearised stability analysis. The role of geometric and elastic properties on buckling loads and buckled shapes is emphasised.The onset of local instabilities in the face sheet of a sandwich panel under three-point flexion solicitation are also addressed.
La Sublaminate Generalized Unified Formulation (SGUF) est étendue pour la première fois au cadre de la Méthode des Éléments Finis (MEF) pour la formulation classique aux déplacements (PVD) et mixte (RMVT). Une interpolation de substitution pour le champ de déformation de cisaillement transverse rend les EFs développés libres du verrouillage et insensibles à la distorsion du maillage. La possibilité de satisfaire exactement les conditions aux limites des contraintes transverses pour les éléments basés sur la formulation mixte RMVT est également étudiée pour la première fois. La flexibilité et la précision de l’approche de calcul sont démontrées sur des problèmes statiques linéaires de plaques et de poutres sandwich allant de la réponse globale de flexion aux problèmes d’indentation locale.Les vibrations libres et forcées des poutres et plaques sandwich comportant des couches de matériaux viscoélastique (VEM) sont également étudiées. Le comportement en fonction de la fréquence du VEM est modélisé selon le modèle aux dérivés fractionnaires de type Zener ou le modèle de Maxwell généralisé par une expansion en série. Enfin, la stabilité des structures sandwich est abordée dans le cadre de l’analyse classique de stabilité linaire. Le rôle des propriétés géométriques et élastiques sur les charges de flambement et les déformées modales est mis en évidence.Tous les résultats présentés s’appuient sur un code interne aux éléments finis développé tout au long du projet doctoral.Il est démontré que l’approche proposée est capable de récupérer une réponse tridimensionnelle avec un maillage 2D EF et avec moins de degrés de liberté que les modèles classiques disponibles dans les logiciels aux éléments finis commerciaux.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04123789 , version 1 (09-06-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04123789 , version 1

Citer

Girolamo Di Cara. Éléments finis de plaque à cinématique variable pour les structures sandwich. Mechanics [physics]. Université de Nanterre - Paris X, 2022. English. ⟨NNT : 2022PA100154⟩. ⟨tel-04123789⟩

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