Analyse d’une défaillance par voilement global au cours du rotomoulage d’un produit tri-couche

Investigation on a global buckling defect during the rotomolding of a three-layer hull

Unitéde recherche en mécanique appliquée, École Nationale d’Ingénieurs de Tunis, BP 37, Le Belvédère, 1002 Tunis, Tunisie

^a Auteur pour correspondance : ghazel.hatem@hotmail.fr

Reçu : 31 Juillet 2009
Accepté : 17 Janvier 2011

Résumé

Pour situer l’origine d’une anomalie récurrente sur une coque en sandwich tri-couche rotomoulé, une analyse d’instabilité par voilement global est développée. Cette voie est suggérée par la caractérisation de la géométrie du défaut observé et par l’imprédictibilité de son apparition. Le problème thermomécanique est posé dans un cadre non-linéaire en se restreignant à l’évolution au refroidissement en phase solide après que la fraction cristallisée ait atteint le niveau de saturation. Dans le modèle proposé, les non-linéarités liées à l’évolution des propriétés matérielles en fonction de la température et celles associées au contact unilatéral moule/pièce sont considérées. La résolution du problème thermomécanique instationnaire est réalisée par la méthode des éléments-finis au moyen du code Abaqus/Explicit. Le recalage de l’évolution thermique est conduit par un schéma de prédiction-correction de la conductance sur l’interface de contact. Pour l’analyse de la stabilité sous l’effet du chargement thermomécanique, nous appliquons la méthode de perturbation linéaire et les résultats de simulation confirment bien la nature de défaillance suspectée. Les deux premiers modes de voilement calculés sont en bon accord avec les observations dans les conditions réelles du processus.

Abstract

To investigate the origin of a recurring anomaly that affects a rotomolded three-layer sandwich hull, we prospect numerically a way of instability by global buckling. Such alternative is suggested, on one hand by the final geometry at the return to the room temperature and, on the other hand by the unpredictable occurring of the anomaly. The thermo mechanical problem is set within a nonlinear framework and limited to the cooling sequence in solid phase after the degree of crystallinity has reached its saturation level. The non-linearities of the material are introduced through temperature-dependent evolutions and the geometrical ones at the interface mould/hull are all over taken into account through unilateral contact conditions. The computational of the unsteady thermo mechanical problem is carried out by means of the finite-element code Abaqus/Explicit and the thermal evolution adjustment is performed by a prediction-correction scheme for the gap conductance. To achieve the buckling analysis under thermo mechanical loading we make use of the linear perturbation method and the results we obtain are consistent with the defect so far suspected. Thus, the two first buckling modes computed are in a good agreement with the defects under the real conditions of the process.