Conception d'un tuyau composite — enveloppes de performance

Étude pour le secteur oil & gas (extraction), visant à vérifier par la méthode des éléments finis des travaux préalables menés analytiquement pour comparer différentes stratégies d’empilement d’un tuyau composite.

Phase 1 — construction de la surface de réponse

À partir de l’empilement retenu par l’étude analytique, modélisation d’une portion du tuyau (simplification du modèle) et exécution d’un grand nombre de calculs EF en faisant varier pression interne, pression externe et chargement axial, afin d’établir une surface de réponse (enveloppe de performance) dans le plan effort axial / pression.

Contribution principale : développement d’un outil Python-Abaqus automatisant une large partie du processus de calcul de ces surfaces de réponse (génération des modèles, lancement des analyses statiques et de flambement, extraction des critères LaRC05 et des valeurs propres, jusqu’à la détermination du mode de rupture prédominant).

Figure 1 - Enveloppe de rupture illustrative, reproduite d’après [1] et [2]

Phase 2 — relier l’enveloppe aux données matériaux

Extension à des jeux de données matériaux supplémentaires. Contribution principale : mise en évidence d’un lien direct entre certaines propriétés matériaux et certaines zones de la surface de réponse, avec calcul et interprétation des équations correspondantes ; établissement d’un lien partiel entre la limite longitudinale en compression et l’indice de microflambage du critère LaRC05 (dont les évolutions sont globalement non-linéaires).

Pour les zones moins directement prédictibles à partir des données matériaux, développement d’un algorithme de recherche du point de rupture.

Références

[1] S. Pinho, R. Darvizeh, P. Robinson, C. Schuecker, et P. Camanho, « Material and structural response of polymer-matrix fibre-reinforced composites », Journal of Composite Materials, vol. 46, nᵒ 19‑20, p. 2313‑2341, sept. 2012, doi: 10.1177/0021998312454478.

[2] P. Shabani, L. Li, J. Laliberte, et G. Qi, « Enhanced LaRC05 failure criteria for investigating low-velocity impact on fiber-reinforced composites: An experimental and computational study », Aerospace Science and Technology, vol. 155, p. 109554, déc. 2024, doi: 10.1016/j.ast.2024.109554.