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Implementation and validation of a semi-analytical method for the prediction of material allowables for unidirectional composite materials

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Tomasetti, Romin ULiège
Promoteur(s) : Ponthot, Jean-Philippe ULiège ; Martiny, Philippe
Date de soutenance : 26-jui-2019/27-jui-2019 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/6732
Détails
Titre : Implementation and validation of a semi-analytical method for the prediction of material allowables for unidirectional composite materials
Titre traduit : [fr] Implémentation et validation d'une méthode semi-analytique pour prédire les admissibles de matériaux composites unidirectionels
Auteur : Tomasetti, Romin ULiège
Date de soutenance  : 26-jui-2019/27-jui-2019
Promoteur(s) : Ponthot, Jean-Philippe ULiège
Martiny, Philippe 
Membre(s) du jury : Boman, Romain ULiège
Duchene, Laurent ULiège
Gilet, Tristan ULiège
Langue : Anglais
Nombre de pages : 134
Mots-clés : [en] FEM
[en] composites
[en] rupture
[en] damage
Discipline(s) : Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre > Multidisciplinaire, général & autres
Centre(s) de recherche : LTAS - Computational Mechanics, Liège University and e-Xstream engineering
Public cible : Chercheurs
Professionnels du domaine
Etudiants
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil physicien, à finalité approfondie
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] Composite materials have very appealing properties. They are both lightweight and resistant, making their use of prior importance in reducing energy consumption in aeronautics and automotive sectors for instance. They are also widespread in the wind industry. However, the understanding of their behavior up to rupture is still an open question. Lot of work has been done in using advanced non-linear finite element models to predict ultimate failure of composites. Unfortunately, these methods result in very high computational costs, and generally require extensive material characterization, and as a result, material screening and preliminary optimization price goes up. In order to tackle both problems of computational costs and material characterization, this report implements and validates a semi-analytical framework for computing the strength of open-hole unidirectional Carbon Fiber Reinforce Polymer composite laminates. The framework requires only the longitudinal modulus and strength of the zero ply, as well as its R-curve. Since the method does not involve finite elements, it is both time and mesh size independent and extremely fast. In this work, the method will be evaluated on several datasets. Afterwards, a method for calibrating the R-curve from one open-hole strength is introduced to relieve the material characterization. Finally, the unnotched strength criterion used in the method will be enhanced. The overall framework performs very well at capturing the hole size effect on open-hole strength of unidirectional laminates, considering that very few material properties are used.


Fichier(s)

Document(s)

File
Access TOMASETTI_ROMIN_TFE_2019_CompositeAllowables.pdf
Description:
Taille: 1.97 MB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Tomasetti, Romin ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. phys., à fin.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Boman, Romain ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Département d'aérospatiale et mécanique
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  • Duchene, Laurent ULiège Université de Liège - ULiège > Département ArGEnCo > Analyse multi-échelles des matériaux et struct. du gén. civ.
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  • Gilet, Tristan ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Microfluidique
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
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