Flambage de structures composites tubulaires sous pression externe

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Submitted on 15 Mar 2017

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Flambage de structures composites tubulaires sous pression externe

Hilario Hernandez-Moreno, Bernard Douchin, Francis Collombet, Dominique Choqueuse, Peter Davies

To cite this version:

Hilario Hernandez-Moreno, Bernard Douchin, Francis Collombet, Dominique Choqueuse, Peter Davies. Flambage de structures composites tubulaires sous pression externe : Construction de champs par corrélation calculs analytiques - essais. 8e Colloque national en calcul des structures, CSMA, May 2007, Giens, France. �hal-01490611�

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* Laboratoire de Génie Mécanique de Toulouse, équipe PRO²COM

IUT Paul Sabatier, 133c avenue de Rangueil, BP 67701, F-31077 Toulouse Cedex 4 Bernard.Douchin@iut-tlse3.fr

**

Av. Ticomán No. 600, Col. San José Ticomán, 07340, México D. F., México

***

RÉSUMÉ. L’étude du flambage de structures composites tubulaires sous pression externe est proposée. Les conditions expérimentales (enceinte hyperbare reproduisant les conditions de chargement en grande profondeur) ne facilitent pas une observation directe et en temps réel du comportement des structures étudiées. Grâce à l’utilisation croisée de modèles analytiques de la littérature et des informations issues de quelques points de mesure, des champs de déformation sont construits. Les modes de flambage et les valeurs de pression critique associées sont identifiés. Un lien explicite est réalisé entre modes d’endommagement et zones d’extrema de déformation.

ABSTRACT. A study of the buckling behaviour of tubular composite structures under external pressure has been performed. The experimental conditions (hyperbaric pressure vessel to simulate deep sea pressure loading) make direct observation of the structural response difficult. By correlating analytical model results with data points the strain fields have been calculated. Buckling modes and the corresponding critical pressures have been identified. An explicit relationship has been established between damage modes and regions of maximum strain.

MOTS-CLÉS : Flambage, tubes composites par enroulement filamentaire, pression externe, dialogue calculs - essais.

KEYWORDS: Buckling, filament wound cylinders, implosion, calculation – experiment dialogue.

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HS G_LQW

HS

G_LQW

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D E

)LJXUH(a) Structure composite tubulaire, (b) superposition des motifs issus de l’enroulement dans l’épaisseur (k = numéro de la couche)

D E

)LJXUH(a) Structure composite lors de sa mise en place dans le caisson hyperbare d’IFREMER Centre de Brest (b)

0RGqOHVDQDO\WLTXHVGHIODPEDJH

/HV PRGHV HW OHV SUHVVLRQV FULWLTXHV GH IODPEDJH VRQW HVWLPpV SDU GLIIpUHQWV PRGqOHVDQDO\WLTXHVGHFRTXHVF\OLQGULTXHVPLQFHVGHODOLWWpUDWXUHDGDSWpVDXFDV WUDLWpLFLOHPRGqOHGH'RQQHOO'RQQHOOFHOXLSURSRVpSDU)OJJH)OJJH XQ PRGqOH PRGLILp GH )OJJH OH PRGqOH GH &KHQJ HW +R &KHQJet al., HW XQH YHUVLRQ PRGLILpH GX PRGqOH GH 6DQGHUV SURSRVpH SDU 0HVVDJHU 0HVVDJHU /HV pTXDWLRQV G¶pTXLOLEUH GH FHV PRGqOHV VRQW GH OD IRUPH VXLYDQWHLFLSRXUOHPRGqOHPRGLILpGH)OJJH

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.9DOLGDWLRQH[SpULPHQWDOHGHODFLQpPDWLTXHHWFRQVWUXFWLRQGHVFKDPSV

/HVHVVDLVGRQQHQWXQHSUHVVLRQG¶LPSORVLRQPR\HQQHGH03DpFDUWW\SHGH 03D HW FRQILUPHQW OHV PRGHV DQDO\WLTXHV GH IODPEDJH FI )LJXUHF /HV PRGqOHV GH )OJJH HW GH &KHQJ HW +R IRXUQLVVHQW GHV SUpYLVLRQV OHV SOXV SURFKHV GHVREVHUYDWLRQVH[SpULPHQWDOHVFI)LJXUHVDHWE

D E F

)LJXUHImplosion d’un tube avec un mode 3 circonférentiel (a) et un mode 1 axial (b), et confirmation post-mortem de la cinématique de flambage (c)

4XDWUHVSpFLPHQVVRQWpTXLSpVDYHFGHVMDXJHVGHGpIRUPDWLRQjO¶LQWpULHXUGX WXEH GDQV OD VHFWLRQ FHQWUDOH TXDWUH MDXJHV GDQV OD GLUHFWLRQ D[LDOH [ HW TXDWUH DXWUHVVXLYDQWODFLUFRQIpUHQFH\FI)LJXUHD

D E

)LJXUH(a) Position et orientation des jauges, (b) courbe caractéristique pression/déformations

&HV VWUXFWXUHV LQVWUXPHQWpHV SHUPHWWHQW OH VXLYL GX FRPSRUWHPHQW ORUV GX IODPEDJHDLQVLTXHODUHFRQVWUXFWLRQG¶DSUqVOHVPHVXUHVGHVMDXJHVFI)LJXUHE GHV FKDPSV GH GpSODFHPHQW HW GH GpIRUPDWLRQ VXU O¶HQVHPEOH GH OD VWUXFWXUH FI )LJXUH/D)LJXUHLOOXVWUHFHVFKDPSVGHGpIRUPDWLRQREWHQXVVXUO¶HQVHPEOHGH ODVWUXFWXUHGDQVODVHFWLRQFHQWUDOHRODGpIRUPDWLRQFLUFRQIpUHQWLHOOHSUpGRPLQH FI)LJXUHDHWGDQVXQHVHFWLRQSURFKHG¶XQHH[WUpPLWpRODGLVWRUVLRQDQJXODLUH HVWGRPLQDQWHFI)LJXUHE'HSOXVOHVUHSqUHVGHjSHUPHWWHQWG¶DVVRFLHUFHV GpIRUPDWLRQVDX[HQGRPPDJHPHQWVPRQWUpV)LJXUH

D E

)LJXUH(a) Vue de la déformée et de la position des jauges sur l’éprouvette, (b) exemple de recalage de la position angulaire des jauges

D E

)LJXUHPrésentation suivant un repérage angulaire des champs de déformations construits : (a) dans la section centrale du tube, (b) dans une section d’extrémité

/¶REVHUYDWLRQ SRVWPRUWHP GHV WXEHV FI )LJXUH SHUPHW GH UHOLHU OHV ]RQHV HQGRPPDJpHV DYHF OHV GpIRUPDWLRQV FI )LJXUH &HV ]RQHV FRwQFLGHQW DYHF OHV OLHX[ GH GpIRUPDWLRQV PD[LPDOHV /D ]RQHc GH ƒ j ƒ HVW DVVRFLpH j GHV GpIRUPDWLRQVGHFLVDLOOHPHQWFRPPHOD]RQHdGHƒjƒ/D]RQHeGHƒj

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)LJXUHPhotos de la surface extérieure développée (de 0 à 360°) d’un tube après implosion et repérage des zones endommagées

$ SDUWLU GH TXHOTXHV SRLQWV GH PHVXUHV GHV FKDPSV GH GpIRUPDWLRQ VRQW FRQVWUXLWV ,OV UHVWLWXHQW OHV FRQGLWLRQV GH IODPEDJH SDU SUHVVLRQ H[WHUQH GH WXEHV FRPSRVLWHVSRXUOHVTXHOVO¶REVHUYDWLRQGLUHFWHHWHQWHPSVUpHOHVWWUqVOLPLWpH&HFL HVW UpDOLVp JUkFH j XQH IRUPXODWLRQ DQDO\WLTXH TXL IRXUQLW GH SOXV GHV YDOHXUV GH SUHVVLRQ FULWLTXH HQ DFFRUG DYHF O¶H[SpULHQFH /HV OLHQV REVHUYpV HQWUH HQGRPPDJHPHQW SRVW PRUWHP HW ]RQHV GH GpIRUPDWLRQ PD[LPDOH RIIUHQW OD SHUVSHFWLYHGHGpYHORSSHPHQWGHPRGqOHVpOpPHQWVILQLVSRXUXQHpWXGHILQHGHOD UXLQHGHWHOOHVVWUXFWXUHV

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)OJJH:Stress in shellsQGHGLWLRQ6SULQJHU9HUODJ%HUOLQ+HLGHOEHUJ1HZ<RUN +HUQiQGH] 0RUHQR + 0RQLWRULQJ GH OD IDEULFDWLRQ GH WXEHV FRPSRVLWHV UpDOLVpV SDU

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0HVVDJHU 7 ³%XFNOLQJ RI LPSHUIHFW ODPLQDWHG F\OLQGHUV XQGHU K\GURVWDWLF SUHVVXUH´

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