Date : 2001-9999
Editeur / Publisher : Saint-Etienne : Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne , 2001
Format : 1 vol. (XVIII-229 p.)
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Classification Dewey : 531.38
Résumé / Abstract : Une structure sandwich possède une rigidité spécifique élevée en flexion mais, en contre-partie, un comportement mécanique complexe. Ce dernier point est mis en évidence lorsqu'une telle structure est chargée en compression dans son plan, des instabilités géométriques pouvant apparaître à l'échelle globale de la structure ou à l'échelle locale des constituants (âme ou peaux). Le but de cette thèse est de modéliser d'un point de vue analytique et numérique le flambage global et local d'une poutre sandwich mais également les éventuelles interactions entre les instabilités à ces deux echelles d'observation. Un modèle analytique de poutre basé sur une théorie d'ordre supérieur est tout d'abord développé à partir duquel les charges critiques de flambage global et de wrinkling antisymétrique et symétrique des peaux sont isolées. Grâce à ces charges, la construction de diagrammes de conception permet d'identifier rapidement les configurations de poutres sandwich instables localement ou globalement. De plus, ce modèle analytique est utilisé avec succès pour caractériser l'apparition et la stabilité d'une forme de flambage interactif. Ensuite, la construction d'un modèle E.F. "simplifié" permet de retrouver numériquement les résultats analytiques. Les temps de calcul restreints de ce modèle conduisent à caractériser de façon optimale la réponse complète de la poutre sandwich dans un cadre non linéaire géométrique et/ou matériel. La stabilité des différentes formes de flambage est donc discutée ainsi que la grande sensibilité à des défauts géométriques locaux ou globaux. La prise en compte d'une loi de comportement élastoplastique dans l'âme induit un comportement fortement sous-critique, caractérisé par une chute de rigidité globale de la poutre suite à la localisation de déformations plastiques.
Résumé / Abstract : Sandwich structures exhibit a high specific flexural stiffness but also a complex mechanical behaviour. This last point is emphasized when in-plane compression is considered. Indeed, geometrical instabilities can appear at the global scale of the structure or at the local scale of the components (core and skins). The aim of this thesis is to model analytically and numerically the global and local buckling of a sandwich beam, but also the possible interactions between instabilities at these two scales. First, an analytical beam model based on a high order theory is established, which permits to isolate the critical loads associated with global buckling and symmetrical and antisymmetrical wrinkling of skins. Thanks to these loads, design diagrams are built which are useful to quickly identify sandwich beam configurations locally or globally unstable. Moreover, this analytical model is successfully used to characterize the apparition and the stability of an interactive buckling form. Then, a "simplified" FE model is built which permits to find a good correlation between the numerical and the previous analytical results. The low time-consuming calculation of this model leads to an efficient characterization of the complete response of the sandwich beam in a material and/or geometrical nonlinear framework. The stability of the different buckling forms are discussed, as well as the high sensitivity towards global or local geometrical imperfections. The introduction of an elastoplastic constitutive law leads to a very sub-critical response, characterized by a drop in the global stiffness of the beam due to the localization of plastic strains.