Détermination de la configuration de l'essai alternatif.

Pour déterminer la configuration permettant d’identifier les résistances de cisaillement hors- plan à partir d'essai sur cornière, nous avons pris comme base un essai existant (montage déjà disponible à l’Onera) qui est l’essai de dépliage sur cornière. Cet essai consiste à tirer sur l'extrémité d'un des deux bras (leg2) dans la direction z (les déplacements dans les autres directions ne sont pas autorisés) tandis que l'extrémité de l’autre bras est encastrée comme montré sur la Figure V-1. Les dimensions de l’éprouvette (Figure V-2) sont définies par la longueur du bras inférieur (Lleg1), du bras supérieur (Lleg2), la largeur (W), l’angle entre les

deux bras () et l’épaisseur totale de l’éprouvette (t). La longueur des bras est souvent définie comme une fonction de l’épaisseur totale de l’éprouvette. La longueur de chaque bras pris dans les mors (supérieur et inférieur) est prise égale à 50mm, afin de garantir suffisamment de surface entre l'éprouvette et les mors pour éviter les glissements.

- 114 - Figure V-1: Principe de l’essai de dépliage

sur cornière.

Figure V-2: Présentation de la configuration de l’essai dépliage UT2.

Nous nous sommes assuré par calculs et suite à l'analyse des champs de déformations mesurés par corrélation d'images que ce type d’essai induit dans le rayon des contraintes de traction hors-plan ainsi que des contraintes de cisaillement hors-plan et est donc utilisé usuellement comme essai de validation. Cet essai sera discuté plus en détails dans le cadre du chapitre VI sur la validation du modèle et de l'identification associée. On notera, toutefois, que l'état de contraintes hors-plan dans le rayon ou dans les bras de la cornière n'est pas uniaxiale et ne permet donc pas de mesurer les résistances de cisaillement sans une connaissance préalable de la résistance de traction hors-plan identifié dans le chapitre précédent.

Afin d'obtenir une rupture par cisaillement hors-plan quasi-pure dans le rayon ou les bras de la cornière, l'idée a consisté dans un premier temps à faire varier les différents paramètres géométriques de la cornière à savoir le rayon, la longueur des différents bras (n'étant pas nécessairement symétrique), l’angle de la cornière et a estimé par simulations éléments finis leur influence sur l'état de multiaxialité des contraintes dans les différentes parties de la cornière. Après analyse de l'ensemble des résultats de simulations, le paramètre géométrique prépondérant sur la multiaxialité des contraintes est la longueur du bras inférieur noté Lleg1 La

Figure V-3 présente l'évolution de l'état de multiaxialité des contraintes hors-plan (33, 13)

dans les différentes parties d'une cornière constituée de plis unidirectionnels en fonction de la longueur du bras inférieur pour différentes longueurs de bras supérieur variant entre 2 et 5 fois l'épaisseur (chaque point de couleur identique sur la Figure V-3 représente l'état de contrainte du point le plus chargé pour des longueurs de bras données). On constate que pour de grandes longueurs de bras inférieur, on tend vers un chargement dans le rayon de traction hors-plan quasi-pure (les bras pouvant se déformer notablement), équivalent finalement à l'essai de flexion quatre points sur cornières. Pour de faibles longueurs de bras inférieur (ce bras devant ainsi très raide), on tend à minimiser la traction hors-plan dans le rayon (due au dépliage de la cornière) mais surtout à augmenter le cisaillement hors-plan dans le bras inférieur. C'est la raison pour laquelle on observe un décalage du lieu d'amorçage du délaminage du rayon (pour les longueurs de bras importantes) vers le bras inférieur (pour les longueurs du bras inférieur faibles).

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Figure V-3: Influence de la longueur du bras inférieur Lleg1 de la cornière sur l’état de

multiaxialité des contraintes dans le rayon pour un essai de dépliage sur éprouvette UD. Toutefois, on constate qu'on ne peut annuler les contraintes de traction hors-plan générées dans le rayon et donc obtenir un état de contrainte de cisaillement quasi-pure dans le bras inférieur. L'idée suivante a donc consisté à modifier le chargement appliqué à la cornière pour générer des contraintes de compression hors-plan dans le rayon et ainsi obtenir une rupture dans le bras inférieur par cisaillement hors-plan 13.

Par conséquent, au lieu de tirer sur le bras leg2 suivant la direction z, on applique un effort de compression, réalisant ainsi un essai de pliage de cornière. L’essai de pliage (Figure V-4) est ici utilisé pour déterminer la résistance de cisaillement hors-plan S13R sur une cornière

unidirectionnel et consiste donc à pousser sur le bras supérieur (noté leg2) dans la direction z (les déplacements dans les autres directions ne sont pas autorisés) tandis que l’autre bras (noté leg1) est encastré.

Figure V-4: Principe de l’essai de pliage sur cornière

FT2.

Figure V-5: Influence de la longueur du bras inférieur Lleg1

de la cornière sur la localisation du délaminage pour un essai de pliage sur éprouvette UD.

Il convient toutefois à nouveau d'étudier l'influence du bras inférieur, étant à nouveau le paramètre le plus influent, sur la localisation du lieu d'amorçage du délaminage dans la cornière comme montré sur la Figure V-5. Pour toutes les longueurs de bras, un chargement

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de compression hors-plan est généré dans le rayon et un chargement de cisaillement est induit dans le bras inférieur. En revanche, la longueur du bras inférieur modifie la localisation de l'amorçage du délaminage et pour de fortes longueurs de bras, la cornière aura tendance à casser dans les mors due à un fort cisaillement interlaminaire. Aussi, nous retiendrons par la suite une longueur de bras inférieur égale à 3 fois l'épaisseur de l'éprouvette. La détermination de la configuration d'essai pour identifier la résistance de cisaillement hors-plan 23 a été

effectuée de manière tout à fait similaire mais en jouant également sur le choix des séquences d'empilements. Ce point sera abordé plus en détails dans la section V.2.4.2.