Modélisation du comportement statique d’une poutre FGM par la méthode des éléments finis

Abstract

Les matériaux à gradient fonctionnel ou fonctionnellement gradués (FGM) sont une nouvelle gamme de matériaux composites ayant une variation graduelle et continue des fractions volumiques de chacun des constituants (en général, métal et céramique) à travers l’épaisseur, induisant des changements, en conséquence des propriétés thermomécaniques globales de l’élément structural qu’ils constituent. Ils ont été conçus pour pallier aux problèmes engendrés par des environnements thermiques sévères. L’analyse des structures en FGM nécessite de mettre en place des outils de modélisation du comportement mécanique de plus en plus sophistiqués, notamment, le calcul par la méthode des éléments finis est indispensable pour le dimensionnement et la vérification de ces structures complexes. Dans ce travail de mémoire, un élément fini avec deux degré de liberté par noeud, a été développé, en utilisant la MEF. Cet élément est destiné à l’analyse statique des poutres en FGM à travers l’épaisseur. La performance et la fiabilité de l’élément développé ont été évaluées à travers des tests de validation. Par ailleurs, des études paramétriques sont présentées pour souligner l’influence des différents paramètres l’analyse du comportement statique. A la fin une comparaison avec les résultats de la théorie classique des poutres est établie.