Stochastic numerical study on the influence of porosity on the behavior of composite materials
Etude stochastique numérique de l'influence de la présence de défauts de porosité sur le comportement des matériaux composites
Résumé
Composite materials are more and more used in diverse domains such as the transport and the aerospace industries.
Indeed, this type of material presents interesting characteristics such as higher strength at lower weights and close
control over the mechanical properties. This allowed them to become competitors to their metallic counterparts.
However, the manufacturing process of composites is complex and could lead to the appearance and the development of
defects, such as porosity, which affect the mechanical properties of the structure. Based on conservative criteria, a
system of non-destructive testing of composite parts makes it possible to judge their conformity. In case of nonconformity,
those components are rejected, with non-negligible economic consequences. It is therefore necessary to
study these defects and their impact on the behavior of the structure. In this work, we propose a numerical study of the
impact of porosity, taking into account the uncertainties to which they are subjected, in order to obtain more robust
physical predictions. We adopt a parametric vision of uncertainties, and we study the propagation of uncertainties based
on stochastic spectral approximation such as the polynomial chaos.
Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans des domaines divers tels que le transport et
l'aérospatiale. En effet, ce type de matériau présente des caractéristiques intéressantes telle qu’une grande résistance tout
en ayant des masses inférieures et un contrôle étroit sur les propriétés mécaniques ce qui leur a permis de devenir des
concurrents sérieux à leurs homologues métalliques. Cependant, les procédés de fabrication des composites sont
complexes et peuvent conduire à l'apparition ou le développement de défaut comme la porosité, qui affectent les
propriétés mécaniques de la structure. Basé sur des critères conservatifs, un système de contrôle non destructif des
pièces composites permet de juger leur conformité. En cas d’échec, ces pièces sont rejetées, avec des conséquences
économiques non négligeables. Il apparait donc nécessaire d’étudier ces défauts et leur impact sur le comportement du
matériau. Dans ce travail, nous proposons une étude numérique des effets des porosités, tout en tenant compte des
incertitudes auxquelles elles sont soumises afin d’obtenir des prévisions physiques plus robustes. Nous adoptons une
vision paramétrique des incertitudes, et nous étudions la propagation des incertitudes en se basant sur les méthodes
d’approximation sur le chaos polynomial.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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