CONTRIBUTION A L’ÉTUDE DU VOILEMENT DES PLAQUES COMPOSITES
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Date
2015-11-18
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Abstract
Résumé (Français) :
Ce travail porte sur l’étude du comportement du voilement des plaques en composite.
Deux types de matériaux sont étudiés :
Premièrement, on va faire une étude sur des plaques multicouche hybrides. Les différentes théories de plaques tenant compte ou négligent le cisaillement transversal sont présentées et les résultats obtenus par ces théories sont comparés. Les relations non linéaires déformation-déplacement d’ordre supérieur ont été considérées. En utilisant le principe de l’énergie potentielle, les températures critiques de voilement sont déterminées. Enfin, une étude paramétrique de l’influence de différents paramètres tels que : les rapports d’aspect : b/a et a/hT, l’épaisseur du métal, l’orientation des fibres et la séquence d’empilement sur la température critique de voilement est montrée et discutée.
Les résultats numériques trouvés indiquent que l’addition des couches métalliques et la considération de la déformation due au cisaillement transversal ont un effet significatif sur le comportement du voilement thermique des plaques multicouches hybrides simplement appuyées.
La deuxième étude est faite sur des plaques sandwich à gradient de propriété fonctionnel (FGM hybride) simplement appuyées en utilisant un nouveau modèle hyperbolique de déplacement. Contrairement des autres théories, cette théorie ne donne que quatre équations d’équilibre, le nombre des inconnues est alors seulement quatre, par comparaison avec cinq en cas d’autres théories de déformation de cisaillement. Ce modèle tient compte de la distribution parabolique des contraintes de cisaillement transversales et remplit la condition du cisaillement nul sur les surfaces supérieure et inférieure de la plaque sans employer un facteur de correction. On assume que les propriétés mécaniques et le coefficient de dilatation thermique varient à travers l’épaisseur selon une simple distribution de loi de puissance. Le noyau est homogène et fait d’un matériau isotrope. Les charges thermiques sont assumées uniformes, linéaires et non linéaires à travers l’épaisseur.
Les résultats indiquent que l’indice de fraction de volume, le type de chargement et l’épaisseur des couches de la plaque ont une influence significative sur le voilement thermique des plaques sandwich à gradient de propriété fonctionnel.
Puis, et en utilisant le même modèle de déplacement, on va changer la configuration de notre plaque : dans le premier type, le noyau est en céramique et les deux peaux en FGM, tandis que pour le deuxième type : les deux peaux sont en métal et céramique et le noyau est en FGM. On va employer la méthode de Rayleigh-Ritz. Les plaques sont supposées soit simplement appuyées soit encastrées. Les résultats trouvés montrent que la configuration de la plaque FGM ainsi que le type d’appui influent sur la charge critique du voilement des plaques sandwich FGM.
Abstract (Anglais) :
This work focuses on the study of the behavior of composite plates buckling. Two types of materials are studied :
The first study was on thermal buckling behavior of hybrid multilayer plates was investigated in this paper. Different theories of plates taking into account or neglect the transverse shear are presented and the obtained results by these theories are compared. Nonlinear higher-order strain-displacement relations were considered. Using the principle of potential energy, the critical buckling temperatures are determined. Finally, a parametric study of the influence of various parameters such as: aspect ratios: b/a and a/hT, thickness of metal, fiber angle and stacking sequence on the critical buckling temperature is shown and discussed. Numerical results indicate that the addition of metal to a composite material and the consideration of the transverse shear deformation have a significant effect on the thermal buckling behavior of simply supported hybrid multilayer plates.
In the second study, the thermal buckling behavior of functionally graded sandwich plates is studied using a new hyperbolic displacement model. Unlike any other theory, the theory is variationally consistent and gives four governing equations. Number of unknown functions involved in displacement field is only four, as against five in case of other shear deformation theories. This present model takes into account the parabolic distribution of transverse shear stresses and satisfies the condition of zero shear stresses on the top and bottom surfaces without using shear correction factor. Material properties and thermal expansion coefficient of the sandwich plate faces are assumed to be graded in the thickness direction according to a simple power-law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. The core layer is still homogeneous and made of an isotropic material. The thermal loads are assumed as uniform, linear and non-linear temperature rises across the thickness direction. The results reveal that the volume fraction index, loading type and functionally graded layers thickness have significant influence on the thermal buckling of functionally graded sandwich plates.
Then, using the same displacement model, we will change the configuration of our plate: the first type, the core is ceramic, while the two skins are composed of a FGM. For the second type: the two skins are metal and ceramic and core and FGM. We will use the method of Rayleigh-Ritz. The plates are assumed to be simply supported or clamped. The results show that the configuration of the FGM plate and the type of support affect the critical load of buckling of functionally graded sandwich plates.
Description
Doctorat en Sciences
