Experimental and Analytical Stress and Strain Characterization of Notched Composite Plates

Cette recherche a pour but de caractériser la distribution des contraintes, les facteurs d'intensité de contraintes (SCF) et la déformation des trous des échantillons testés selon la norme ASTM D5766 (Open-Hole Tension : OHT) et la norme ASTM D6742 (Filled-Hole Tension : FHT). Les stratifiés composites étaient fabriqués par le procédé d'infusion de résine. Ils étaient composés de tissus carbone taffetas 3K dans une matrice époxy. L'étude englobe l'effet de la séquence d'empilement quasi-isotrope (QI) et croisés (CP) et l'effet de l'épaisseur (8 plis et 12 plis). La distribution des contraintes sur la surface des échantillons de composites est calculée expérimentalement en utilisant les déformations provenant de la corrélation digitale des images (DIC) combinées avec la théorie des stratifiées. Les dimensions caractéristiques des matériaux, l'estimation de la résistance à la traction et les facteurs de contraintes sont calculés en utilisant les critères de Whitney and Nuismer PSC (Point Stress Criterion) et ASC (Average Stress Criterion). Les distributions des contraintes expérimentales sont validées en utilisant le model analytique de Lekhnitskii pour les matériaux anisotropes. En plus, les facteurs des concentrations des contraintes expérimentales pour CP et QI sont comparés avec ceux calculés par le PSC et ASC. La déformation des trous est analysée dans la direction longitudinale et transversale par le DIC en utilisant des extensomètres virtuels. Les OHT CP qui sont plus minces ont une meilleure capacité de distribution des contraintes que ceux des CP plus épaisses. L'inverse est vrai pour les stratifiées QI. Ceux qui sont plus épaisses ont une meilleure capacité de distribution des contraintes que les plus minces. Quand le trou est fermé par un boulon, la capacité de distribution des contraintes pour CP et QI devient approximativement égale, ce que veut dire que l'introduction d'un boulon annule les effets que le type des stratifiées ont sur la distribution des contraintes. Le PSC donne une très bonne approximation du SCF pour toutes les stratifiées analysées. Le ASC donne des erreurs de 10% pour le OHT et 18% pour le FHT dans les CP, mais l'estimation de SCF du QI avec le ASC est aussi bonne que le PSC. Le PSC surestimes et le ASC sous-estimes le SCF quand ils sont comparés aux résultats expérimentaux. La déformation longitudinale du trou (LHE) pour le CP est plus grande que celle du QI et la déformation en compression transversale (THC) est plus petite pour le CP que le QI. Ceci veut dire que le trou de CP s'allonge plus mais il se comprime moins qu'un trou dans une stratifiée QI.