Towards a full-scale type IV pressure vessel burst simulation using a multiscale model and the ergodic functions theory - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2020

Towards a full-scale type IV pressure vessel burst simulation using a multiscale model and the ergodic functions theory

Vers la simulation à l’échelle 1˸1 de l'éclatement d'un réservoir de type IV en utilisant la modélisation multi-échelles et la théorie ergodique

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Abstract

This dissertation focuses only on the fibre break damage mechanism controlling the failure of unidirectional composite structures. The MPFBM has described this mechanism by including the stochastic nature of fibre break, stress relaxation by viscoelastic matrix and the debonding between fibre and matrix caused by the nearby surrounding breakage. With the simplified FE2 approach, the model has been compared favourably with experimental result in the specimen level, but not for a real scale composite structure. This dissertation has evaluated a new approach based on the concept of Stationary Ergodic Random Function and Integral Range (SERFAIR) to resolve this issue. The concept of SERFAIR essentialy helps to determine a representative volume that would give a representative result in relation to the whole volume of the structure. In this way, the computation runs much faster as the number of degree of freedom has been reduced. Using this concept, the comparison study to the experimental results of racetrack specimen and a type IV PV gives a favourable results, indicating that the concept has succeeded to improve the computational speed without necessarily changing thequality of the strength prediction.
Cette thèse se concentre uniquement sur le mécanisme de rupture des fibres qui contrôle la défaillance des structures composites unidirectionnelles. Le MPTFBM a décrit ce mécanisme en incluant la nature stochastique de la rupture des fibres, la relaxation des contraintes par la matrice viscoélastique et le décollement entre la fibre et la matrice causé par la rupture voisine. Avec l’approche simplifiée FE2, le modèle a été comparé favorablement avec le résultat expérimental au niveau de l’échantillon, mais pas pour une structure composite à échelle réelle. Cette thèse a évalué une nouvelle approche basée sur le concept de Fonction Aléatoire Stationnaire Ergodique et Portée Intégrale (FASTEPI) pour résoudre ce problème. Le concept de SERFAIR aide essentiellement à déterminer un volume représentatif qui donnerait un résultat représentatif par rapport au volume total de la structure. De cette façon, le calcul est beaucoup plus rapide car le nombre de degrés de liberté a été réduit. En utilisant ce concept, l’étude de comparaison avec les résultats expérimentaux d’un spécimen de piste de course et d’un PV de type IV donne un résultat favorable, indiquant que le concept a réussi à améliorer la vitesse de calcul sans nécessairement changer la qualité de la prédiction de la résistance.
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tel-03374506 , version 1 (12-10-2021)

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  • HAL Id : tel-03374506 , version 1

Cite

Martinus Putra Widjaja. Towards a full-scale type IV pressure vessel burst simulation using a multiscale model and the ergodic functions theory. Mechanics of materials [physics.class-ph]. Université Paris sciences et lettres, 2020. English. ⟨NNT : 2020UPSLM073⟩. ⟨tel-03374506⟩
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