Les explosions sous-marines (UNDEX) et le slamming sont deux des charges de conception les plus importantes à prendre en compte dans la conception navale, notamment dans le domaine des matériaux composites. La conception de ce type de structure se heurte à deux grands défis : pouvoir modéliser le comportement des structures navales soumises à ces charges avec des coûts de calcul compatibles avec les besoins de l'industrie et caractériser le comportement des matériaux sous UNDEX ou slamming. En effet, la réalisation d'essais expérimentaux de ces événements est non seulement coûteuse, mais aussi compliquée et dangereuse. D'autre part, des méthodes telles que les essais de canons à gaz sont utilisées dans l'industrie aérospatiale, en particulier pour les essais d'impact d'oiseaux. Ces impacts de corps mou utilisent un impacteur en gélatine qui présente un comportement similaire à celui de l'eau et peut donc être utile dans le domaine de la conception navale. De plus, ce type d'essais peut être utilisé en combinaison avec la simulation pour caractériser le comportement des matériaux composites jusqu'à la rupture.

Ce travail présente les résultats obtenus dans la caractérisation du comportement de plusieurs plaques composites navales soumises à des impacts de gélatine. Les plaques étudiées sont réalisées en stratifiés CFRP et GFRP ainsi qu'en panneaux sandwich en peau GPRP et en mousse PET. La simulation non linéaire explicite par éléments finis qui a été validée par des tests expérimentaux est basée sur l'interaction fluide-structure entre un impacteur avec des propriétés équivalentes à celles de l'eau qui est modélisée en utilisant une approche Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) et une coque multicouche composite. Une loi matériau orthotrope avec un critère de rupture est ensuite utilisée pour évaluer les différents modes de rupture intra-laminaire qui peuvent se produire dans les plaques impactées, tels que la rupture des fibres, le flambage des fibres, la fissuration de la matrice et la rupture en compression de la matrice. Le critère de Chang-Chang-Chang est utilisé car il permet de séparer les différents modes de défaillance de la plaque composite.

Les résultats obtenus avec ce modèle présentent une bonne corrélation avec les essais expérimentaux de canons à gaz réalisés pendant la campagne du projet. Il est alors possible de déterminer, pour les différents matériaux testés, différents niveaux par rapport aux énergies d'impact : réponse élastique, déclenchement de fissuration de la matrice sous l'effet des charges de tension et enfin rupture des fibres.