Analyse théorique du comportement mécanique d'une poutre sandwich NIDA en flexion 3 points

Theoretical analysis of the mechanical behavior of a sandwich HONEYCOMB beam under 3 points bending test

¹ Unité de recherche génie des matériaux, Département de génie mécanique, École Nationale d'Ingénieurs de Tunis, IPEI El Manar, BP 244, Campus Universitaire, 2092 El Manar1, Tunisie
² Unité de recherche génie des matériaux, Département de génie mécanique, École Nationale d'Ingénieurs de Tunis, BP 37, Le Belvedère, 1002 Tunis, Tunisie

Auteur de correspondance : Soulamed2003@yahoo.fr

Reçu : 30 Avril 2008
Accepté : 17 Septembre 2008

Résumé

Ce travail présente une étude théorique du comportement mécanique des poutres sandwiches dont le cœur est en nid d'abeilles (NIDA) soumises à un essai de flexion 3 points. Les poutres étudiées sont obtenues à partir de plaques sandwiches destinées à la fabrication de bateaux de plaisance. Deux types de poutres sandwichs sont utilisés. Chaque poutre est composée de deux peaux symétriques dont les fibres sont en verres disposées en mat pour la poutre 1 et en plis croisés pour la poutre 2. L'âme est constituée de feuilles de polyéthylène dont les cellules sont de forme hexagonale. Les modules d'Young longitudinal et transversal des peaux sont obtenus expérimentalement par essai de traction, ils servent au calcul des contraintes normales et de cisaillement. L'effet de la cinématique, de l'élancement (rapport de la longueur de la poutre sandwich par son épaisseur totale), , du rapport de l'épaisseur de l'âme par celle de la peau, et de l'effet du rapport du module d'Young longitudinal de la peau E_p par celui de l'âme E_a sur les contraintes normales et de cisaillement sont analysés. Les résultats des contraintes normales et de cisaillement pour trois champs de déplacement différents sont comparés. La différence des résultats justifie les conditions d'utilisation des théories simplifiées de Bernoulli et celle de Timoshenko pour ces types de poutres sandwiches.

Abstract

This work presents a theoretical study of mechanical behavior of the HONEYCOMB sandwich beams under three point bending load. The studied beams are obtained starting from sandwich plates intended for the manufacture of Yachts. Two types of sandwich beams are used. Each beam is made up of two symmetrical skins of which the fibres out of glasses are laid out in mat for beam 1 and crossed ply for beam 2. The core consists of polyethylene sheets whose cells are of hexagonal form. The longitudinal and transversal Young modulus of the skins are obtained in experiments by tensile tests, they are used for calculation of the normal and shear stresses. The effects of kinematics, the length to the thickness ratio , the core to the skin thickness ration and the longitudinal Youngs modulus of the skin E_p to that of the core E_a ratio on the normal and shear stresses are analyzed. Normal and shear stress results for three different displacement fields are compared. The difference of the results validates the conditions of using simplified Bernoulli and Timoshenko theories for these sandwich beams.