Etude numérique par éléments finis de l'effet de la température sur la vibration et la stabilité des plaques stratifiées.

Abstract

De jour en jour, l'utilisation des matériaux composites prend de l'ampleur vis-à-vis des matériaux traditionnels, dans pratiquement tous les secteurs industriels. Souvent, les structures en matériaux composites sont sujettes à de sérieux chargements thermiques qui peuvent affecter significativement le comportement de ce type de structures. L'objectif de ce travail est d'étudier l'effet de la température sur les vibrations et la stabilité des plaques composites stratifiées en utilisant la méthode des éléments finis. La première partie de ce travail est consacrée à l'étude du flambement thermique des plaques composites stratifiées minces. Un élément fini qui a été, précédemment, développé pour la flexion et le flambement mécanique est étendu vers l'étude du flambement thermique des plaques minces. Basé sur la théorie classique des stratifiées, l'élément contient quatre nœuds avec trente-deux degrés de liberté. La validation de l'élément a montrée que ce dernier présente une bonne précision et rapidité de convergence. De plus, dans cette partie, une vaste étude paramétrique sur le flambement thermique de plaques stratifiées est présentée. Dans cette étude, plusieurs paramètres ont été pris en considération, tel que, le type du matériau, les conditions aux limites, la stratification, le rapport d'aspect, le rapport d'anisotropie et la présence d'ouverture. Il a été conclu que la température critique de flambement peut être significativement affectée par les paramètres considérés. La deuxième partie de ce travail est destinée à l'étude de l'effet de la température sur les vibrations des plaques composites stratifiées. Deux effets sont considérés simultanément, à savoir: L'effet de la dépendance des propriétés matérielles à la température et l'effet des contraintes thermiques. A cet effet, un élément fini basé sur le modèle DDM (Displacement Discret Mindlin) a été utilisé et modifié pour prendre en compte les effets de la température. Après validation de la précision de l'élément, une étude sur les effets de la température sur les fréquences propres de vibration des plaques composites stratifiées est présentée. L'étude a montré que, dans la plupart des cas, les fréquences propres de vibration diminuent avec l'augmentation de la température. D'autre part, si la température infligée à la plaque coïncide avec la température critique de flambement, les fréquences propres tendent vers zéro.