Simulation de la réponse dynamique d’une poutre sandwich en matériaux composites à l’impact d’une sphère rigide

Simulation of the dynamic response of a sandwich beam in composite materials to the impact of a rigid sphere

¹ Faculté de Génie, Branche 1, Tripoli, Liban
e-mail : abdulwahabmo@hotmail.com; nmoubayed@ieee.org
² Laboratoire Matériaux Marins, Centre de Brest, BP 70, 29280 Plouzané, France
e-mail : Peter.davies@ifremer.fr; Marc.prevosto@ifremer.fr; Yann.herve.de.roeck@ifremer.fr

Reçu : 25 Avril 2010
Accepté : 24 Novembre 2010

Résumé

Cette étude consiste à développer un modèle analytique permettant la simulation de la réponse dynamique d’une poutre soumise à un choc à basse vitesse. Pour ce faire, la réponse dynamique est calculée à partir de la superposition modale de déformées, elles-mêmes établies par une théorie classique des plaques stratifiées et sandwichs qui prend en compte le cisaillement transverse dans l’âme. Une loi d’indentation, obtenue par la théorie de Hertz et identifiée expérimentalement, traduit le comportement local sous l’impacteur. Un schéma numérique d’intégration temporelle permet de calculer à tout instant la force de contact, en combinant l’indentation et la réponse dynamique de la structure. Les résultats exposés montrent une bonne corrélation entre les résultats de choc et leur simulation par cette méthode, pour la prédiction de la force de contact et les déplacements.

Abstract

This study presents the development of an analytical model for the dynamic response of a structure subjected to low velocity impact up to first global damage. The model is based on the thick anisotropic plate theory developed by Reddy and Pagano, which takes into account through thickness shear. An indentation law as proposed by Hertz is used to model the local response under the impacter. This is identified from quasi-static indentation tests. A numerical temporal integration allows the contact force, the displacement and the strains to be calculated at any time by combining the local indentation and global dynamic response of the structure. The validation of the model is carried out by comparing the predictions with results obtained from instrumented drop weight impact tests.