Le critère de Tsai-Wu est appliqué pour déterminer le facteur de sécurité des coques composites orthotropiques.
Ce critère prend en compte l'énergie totale de déformation (énergie de distorsion et énergie de dilatation) pour prédire la défaillance. Il est plus général que le critère de défaillance de Tsai-Hill parce qu'il fait la distinction entre les résistances de défaillance en compression et en traction.
Pour un état 2D de contrainte de plan (σ3 = 0, τ13 =0, τ23 =0), le critère de ruine de Tsai-Wu est exprimé ainsi :
Les coefficients Fij du critère de ruine orthotropique de Tsai-Wu concernent les paramètres de résistance de matériau laminé et sont déterminés en expérimentant. Ils sont calculés à partir de ces formules :
| XT1 |
résistance à la traction du matériau de laminé le long de la direction des fibres |
| XC1 |
résistance à la compression du matériau de laminé le long de la direction des fibres |
| XT2 |
résistance à la traction du matériau de laminé transverse à la direction des fibres |
| XC2 |
résistance à la compression du matériau de laminé transverse à la direction des fibres |
| XT12 |
résistance au cisaillement positive du laminé |
| XC12 |
résistance au cisaillement négative du laminé (le solveur la considère égale à la résistance au cisaillement positive) |
L'état de contrainte du laminé est calculé par le programme conformément aux composantes : σ1, σ2, et τ12
| σ1 |
contrainte de laminé le long de la direction des fibres |
| σ2 |
contrainte de laminé transverse à la direction des fibres |
| τ12 |
contrainte de cisaillement de laminé |
Directions du matériau du pli composite
La direction 1 correspond à la direction d'orientation des fibres du pli.
La direction 2 est la direction des fibres transversale dans le plan du pli.
Coefficient de sécurité
Le programme indique le coefficient de sécurité (CS), qui est le coefficient par lequel toutes les composantes de contrainte de laminé doivent être multipliées pour atteindre la défaillance du laminé conformément au critère de Tsai-Wu indiqué ci-dessus. Le CS pour la défaillance de laminé est calculé avec :
, où les coefficients sont donnés par :
Un coefficient de sécurité supérieur à 1,0 indique que le laminé est à l'abri des défaillances.
Le critère de défaillance Tsai-Wu ne peut pas prédire différents modes de défaillance dont défaillance de fibre, défaillance de matrice et défaillance d'interface fibre-matrice.