Critère de défaillance
Le critère de défaillance Tsai-Hill s'applique aux coques composites.
Ce critère s'intéresse à la partie d'énergie de distorsion de l'énergie totale de contrainte enregistrée suite au chargement. L'énergie de distorsion est la partie de l'énergie de déformation qui cause le changement de forme. L'autre partie est l'énergie de dilatation qui cause un changement de volume (ou de surface en 2D) suite au chargement.
La figure illustre la différence entre la dilatation et la distorsion pour le chargement d'un modèle 2D.
Pour une couche 2D, et c'est le cas pour les coques composites, chaque couche est censée être dans un état de contrainte plane avec σ3 =0, τ13 =0, τ23 =0. L'indice de défaillance est calculé comme suit :
où : X
1 est la résistance à la traction dans la direction 1 du matériau, X
2 est la résistance à la traction dans la direction 2 du matériau et S
12 est la résistance au cisaillement
Voir Directions du matériau du pli composite pour une définition des directions de matériau 1 et 2.
Le programme donne le facteur de sécurité (FOS) contre la défaillance de laminé comme 1 / Sqrt (F.I.). Le FOS est le facteur par lequel toutes les composantes de contrainte doivent être multipliées pour atteindre la défaillance de laminé (F.I. = 1). Une valeur de FOS supérieure à 1 indique que le laminé est à l'abri des défaillances.
De plus,
X1 = X1
T si σ1 > 0
X1 = X1
C si σ1 < 0
X2 = X2
T si σ2 > 0
X2 = X2
C si σ2 < 0
Les exposants T et C indiquent les résistances en traction et en compression respectivement.
Le critère de Tsai-Hill prend en compte l'interaction entre les différentes composantes de contrainte. C'est donc une théorie de défaillance interactive.
Limite
Le critère de défaillance Tsai-Hill ne peut pas prédire différents modes de défaillance dont défaillance de fibre, défaillance de matrice et défaillance d'interface fibre-matrice.