Hadjab Abdelhakim
- hadjab.abdelhakim@univ-guelma.dz
Thesis title
Thesis title (Ar)
Thesis title (Fr)
keywords
keywords (Ar)
keywords (Fr)
Abstract
This research's objective is to examine the mechanical behavior of sandwich composite materials when exposed to static and dynamic loads.
At the beginning of this research, we provide a global overview of composite materials and structures.
A study to comprehend the mechanical behavior of sandwich constructions makes up the second section. This section evaluates the displacement, stress, and strain in the situation of three-point bending using a sandwich method that integrates the core shear effect and applies the laminate theory. This theory's specifics are given in Appendix A.
Then, static, fatigue and modal tests are performed on sandwich specimens of different foam densities, in order to characterize these materials and to follow their degradation during fatigue cycles.
Finally, the results are presented and discussed. It can be seen that the foam density and the applied load levels have an important influence on the mechanical characteristics of these composites. AIREX C70.55 foam sandwiches (60 kg/m3) experienced a significant decrease in overall fatigue parameters by over 32% after 10,000 cycles. In contrast, the values for the AIREX C70.75 foam sandwich (80 kg/m³) show only a marginal variation of about 4%. Material degradation depends on the core density and the intensity of the applied loads. High density (H80) slows damage propagation, unlike H60, which is more vulnerable to rapid deterioration. Critical loads (70-80% of the maximum capacity) amplify damage, especially for H60.
In modal analysis, experimental and numerical results coincide thanks to the inclusion of shear/torsion effects in simulation. Theory underestimates these effects, explaining the discrepancies with realistic models.
Abstract (Ar)
في بداية هذه الدراسة، نقدم نظرة عامة شاملة على المواد والهياكل المركبة.
يتكون الجزء الثاني من الدراسة فهم السلوك الميكانيكي للهياكل الساندويتشية. في هذا القسم، يتم استخدام نهج الساندويتش الذي يستخدم نظرية الصفائح من خلال إدراج تأثير القص الأساسي لتقييم الإزاحة والإجهاد والانفعال في حالة الانحناء ثلاثي النقاط. يتم تقديم تفاصيل هذه النظرية في الملحق أ.
بعد ذلك، يتم إجراء اختبارات ثابتة وإجهاد واختبارات نمطية على عينات الساندويتش بكثافات رغوة مختلفة، من أجل توصيف هذه المواد ومتابعة تدهورها أثناء دورات التعب.
وأخيرًا، يتم تقديم النتائج ومناقشتها. ويمكن ملاحظة أن كثافة الرغوة ومستويات الحمولات المطبقة لها تأثير مهم على المميزات الميكانيكية لهذه المواد. على وجه الخصوص، بعد مرور 10000 دورة، تكشف معلمات التعب الكلية لشطائر الرغوة AIREX C70.55 (60 كغ/م³) عن انخفاض ملحوظ يزيد عن 32%. في المقابل، تظهر قيم شطائر الرغوة AIREX C70.75 (80 كغ/م³) اختلافًا هامشيًا بنحو 4%
يعتمد تدهور المادة على كثافة النواة وشدة الأحمال المطبقة. تؤدي الكثافة العالية (H80) إلى إبطاء انتشار الضرر، على عكس H60، الذي يكون أكثر عرضة للتدهور السريع. تؤدي الأحمال الحرجة (70-80% من السعة القصوى) إلى تضخيم الضرر، وخاصة بالنسبة لـ H60.
في التحليل النمطي، تتوافق النتائج التجريبية والعددية بفضل مراعاة تأثيرات القص/الالتواء في المحاكاة. تقلل النظرية من شأن هذه التأثيرات، وتشرح التناقضات باستخدام نماذج واقعية.
Abstract (Fr)
L'objet de cette recherche consiste à examiner le comportement mécanique des composites sandwiches lorsqu'ils sont soumis à des charges statiques et dynamiques.
Au début de cette recherche, nous proposons une vision globale des matériaux et structures composites.
La deuxième partie consiste en une étude visant à appréhender le comportement mécanique des matériaux sandwiches. Dans cette section, un procédé de calcul des sandwiches qui utilise la théorie des stratifiés en tenant compte de l'effet de cisaillement du noyau est employé pour estimer les déplacements, les contraintes et les déformations en cas de flexion trois points. Le détail de cette théorie est fourni dans l'annexe A.
Des tests statiques, de fatigue et dynamiques ont ensuite été réalisés sur des échantillons sandwiches présentant deux densités de mousses, afin d'estimer leurs performances et de suivre leur dégradation durant les cycles de fatigue.
Finalement, les résultats sont présentés et discutés. On peut observer que la densité de la mousse ainsi que les niveaux de charge appliqués ont un impact significatif sur les propriétés mécaniques de ces composites, en particulier, après 10 000 cycles, les paramètres globaux de fatigue des sandwiches en mousse AIREX C70.55 (60 kg/m³) révèlent une réduction notable de plus de 32 %. En revanche, les valeurs pour les sandwiches en mousse AIREX C70.75 (80 kg/m³) ne montrent qu'une variation marginale d'environ 4 %. La dégradation du matériau dépend de la densité de l’âme et de l’intensité des charges appliquées. Une densité élevée (H80) freine la propagation des dommages, contrairement au H60, plus vulnérable à une altération rapide. Des charges critiques (70-80 % de la capacité maximale) amplifient l’endommagement, surtout pour le H60.
En analyse modale, les résultats expérimentaux et numériques coïncident grâce à la prise en compte des effets de cisaillement/torsion en simulation. La théorie sous-estime ces effets, expliquant les écarts avec les modèles réalistes.
Scientific publications
Effect of foam density and load levels on fatigue characteristics of PVC foam core sandwich composites
Abdelhakim HADJAB, Louendi FATMI, Nouredine OUELAA
Scientific conferences
Analyse statique et modale des poutres sandwiches à âme en HEREX C70 et peaux en taffetas
Abdelhakim HADJAB, Louendi FATMI, Nouredine OUELAA, Riad KHETTABI