Les pressions écologiques et économiques poussent les secteurs des transports aéronautiques, navals et terrestres à faire de plus en plus appel à des pièces d'habitacles ou de structure en composites techniques. Les composites, alliant légèreté et résistance mécanique, participent à l'allègement des pièces structurales et contribuent à la réduction de la dépendance des véhicules à l'énergie fossile, mais également à la réduction de leur impact environnemental. Toutefois, la compréhension de leur comportement mécanique reste imparfaite due à la complexité de leur microstructure. Ceci est un frein considérable à l'usage de ces matériaux lorsque la sécurité du véhicule est engagée ou à l'optimisation de leur utilisation, le dimensionnement ne présentant pas un degré de confiance suffisant.

Cette étude vise à développer des volumes élémentaires représentatifs (VERs) de composites polymère à renforts discontinus. En effet, la génération et l'homogénéisation de ces microstructures permettra de mieux comprendre l'influence de la fraction volumique de charges, de la qualité de l'interface fibre/matrice, des distributions d'orientation et/ou de longueur de fibres sur le comportement mécanique du composite. Le matériau de l'étude est un polyamide PA66 renforcé fibres de verre courtes. Les simulations ont été réalisées en utilisant le code C++ Cimlib développé au CEMEF.

Dans le cadre de cette étude, une approche dite immergée (contexte éléments finis-approche level set - adaptation de maillage) pour la génération des VERs et une approche lagrangienne multidomaine classique concernant la sollicitation de ces VERs ont été utilisées. Des simulations numériques sous chargement de traction ont été réalisées sur différentes microstructures en régime élastique dans le but de déterminer les modules de Young longitudinaux et transverses. Une analyse plus locale des concentrations de contrainte a également été menée pour des VERs chargés parallèlement ou perpendiculairement à la direction des fibres. Les résultats en termes de modules élastiques simulés ont été comparés aux modèles de Mori-Tanaka et d'Advani et Tucker.