Mechanics of composites

Durée

26h Th, 26h Pr

Nombre de crédits

Enseignant

Michaël Bruyneel

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue anglaise

Organisation et évaluation

Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Le cours porte sur les matériaux plasitques renforcés par des fibres et comprend les aspects suivants :
- description générale : composants, propriétés de la matrice et architecture de fibres, applications industrielles (domaines de l'aérospatiale, de l'automobile, et de l'énergie); liens entre le procédé de fabrication, la microstructure et les propriétés du matériau et de la structure.
- propriétés mécaniques : élasticité linéaire de matériaux orthotropes et anisotropes, théorie classique des stratifiés (CLT), mécanismes d'endommagement et de rupture, effets de bord, influence de la température et de l'humidité.
- homogénéisation : principes de base, homogénéisation par champ moyen appliquée à l'élasticité linéaire, extension à l'élastoplasticité, applications aux plastiques renforcés de fibres courtes et de fibres continues.
- simulation numérique : analyse par éléments finis, linéaire et non linéaire (flambage, lois de comportement non linéaires).
- conception des structures composites : règles de bonne pratique et contraintes de fabrication, paramétrisation, optimisation de la séquence d'empilement.

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

Le cours doit transmettre aux étudiants les connaissances et compétences suivantes :
- une vue d'ensemble des différents types de composites et de leurs constituants;
- lespropriétés mécaniques linéaires et nonlinéaires de stratifiés à fibres continues, y compris les mécanismes d'endommagement et de rupture;
- les techniques d'homogénéisation et les bases de la modélisation multi-échelles;
- ingénierie des matériaux par modélisation intégrée (ICME) : approche de conception intégrant le procédé de fabrication, le matériau et la structure;
- la théorie classique des stratifiés;
- les principales règles de conception de structures composites et de choix d'empilement des stratifiés;
- une connaidssance théorique des procédés de fabrication et des contraintes associées;
- la capacité d'analyser des structures composites à l'aide de logiciels éléments finis.

Savoirs et compétences prérequis

Des connaissances en mécanique des milieux continus et en analyse des structures par éléments finis sont indispensables.

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Les parties théoriques sont enseignées lors de cours magistraux et de séminaires. Tous les intervenants ont une solide expérience industrielle dont ils font profiter les étudiants. Les séances d'exercices ont pour but la mise en pratique de la théorie classique des stratifiés (calcul des matrices ABD et étude des propriétés mécaniques d'un stratifié d'empilement donné). Les étudiants ont des projets individuels cotés impliquant l'utilisation des logiciels industriels Samcef et Digimat, qui sont introduits lors de travaux pratiques.

Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance)

Les cours théoriques sont donnés en classe par le professeur. Les séances d'exercices sont dirigées par les assistants. Des travaux pratiques obligatoires sont organisés dans la salle informatique, où les logiciels nécessaires sont mis à disposition des étudiants.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Références :
Notes de cours (contacter M. Bruyneel)
Strength and life of composites, S.W. Tsai, ed. JEC Composites Publication: homogenization, orthotropy, CLT, failure theories.
Matériaux composites, D. Gay, ed. Hermes, Paris, 2005: homogenization, orthotropy, CLT, failure theories, lots of applications.
Composite airframe structures, M.C.Y. Niu, ed. Conmilit Press LTd. Hong Kong, 1992: testing, manufacturing, applications.
Optimisation des structures mécaniques: méthodes numériques et éléments finis, M. Bruyneel, J.C. Craveur, P. Gourmelen, ed. Dunod, Paris, 2014 : composite materials

Modalités d'évaluation et critères

Examen écrit de théorie (livre fermé) : 50% des points
Examen écrit d'exercices (livre ouvert) : 25% des points
Rapports de projets informatiques : 25% des points
 

Stage(s)

Remarques organisationnelles

Contacts

Michaël Bruyneel (Michael.Bruyneel@ulg.ac.be) 
 Martin Volvert (m.volvert@ulg.ac.be)(geoffrey.deliege@ulg.ac.be)

Michaël Bruyneel (Michael.Bruyneel@ulg.ac.be) 
 Martin Volvert (m.volvert@ulg.ac.be)(geoffrey.deliege@ulg.ac.be)

Notes en ligne