Verification des composites¶

Campagne VNV-COMP-ANALYTIC-001¶

La campagne est relancee avec :

python .\scripts\run_composite_analytic_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-ANALYTIC-001

Elle produit summary.json, report.md, une figure et un manifeste SHA-256. Son statut courant est PASS_TECHNICAL_VERIFICATION, avec maturite experimental.

Cas	Oracle independant	Erreur mesuree	Seuil	Verdict
`[0]`	`A=Qt`, `B=0`, `D=Qt^3/12`	`3,48e-18`	`1e-12`	PASS
`[0/90]s`	symetrie, `B=0`	`3,30e-18`	`1e-12`	PASS
`[+45/-45]s`	`A16=A26=0`	`0`	`1e-12`	PASS
traction `[30]`	transformation fermee des contraintes	`4,03e-16`	`1e-12`	PASS
flexion `[0/90]s`	$\varepsilon^0=0$; $\kappa=D^{-1}M$	`3,70e-18`	`1e-12`	PASS
intercepts de rupture	indices unitaires analytiques	`4,44e-16`	`1e-12`	PASS

Les cinq intercepts verifies correspondent a $X_t$, $X_c$, $Y_t$, $Y_c$ et $S_{12}$; ils sont detailles hors du tableau pour conserver une largeur A4 lisible.

Enveloppes Tsai-Hill et Tsai-Wu

Ce que cette campagne prouve¶

integration analytique A/B/D pour les empilements canoniques;
annulation des couplages attendus par symetrie et equilibre;
transformation correcte d'une traction hors axe;
decouplage membrane-flexion d'un stratifie symetrique;
intercepts exacts des surfaces de rupture sur les cinq allowables.

Ce qu'elle ne prouve pas¶

convergence en maillage du MITC4 multicouche;
comportement d'une plaque trouee, d'un panneau courbe ou d'un assemblage;
correlation avec NAFEMS, Abaqus, Ansys, Code_Aster ou CalculiX;
precision d'un f12_star non mesure;
Hashin, Puck, delaminage, endommagement ou rupture progressive.

Campagne structurelle¶

Identifiant : VNV-COMP-STRUCTURAL-CONVERGENCE-002.

La campagne structurelle utilise de vrais maillages MITC4 et se relance avec :

python .\scripts\run_composite_structural_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-STRUCTURAL-CONVERGENCE-002

Cas	Maillage fin	Indicateur	Valeur	Seuil	Verdict
membrane `[0/90]s`	`16x8`	erreur maximale au champ CLT	`7,70e-15`	`1e-10`	PASS
flexion `[0/90]s`	`32x8`	erreur a la poutre Reissner-Mindlin	`5,25e-4`	`2e-3`	PASS
flexion `[+45/-45]s`	`64x16`	increment `48x12 -> 64x16`	`1,64e-3`	`2e-3`	PASS
ensemble	tous	residu libre maximal	`6,22e-9`	`1e-8`	PASS

Convergence structurelle composite

Maillage et deformee composite

La reference poutre 1D est un oracle d'acceptation pour le [0/90]s. Elle n'est qu'informative pour le [+45/-45]s, car elle ne represente pas tout le couplage flexion-torsion du panneau. L'ecart final de 7,75 % a cette formule n'est donc pas masque : il reste publie comme limite de modele, tandis que l'acceptation repose sur la stabilisation en maillage.

Correlation CalculiX VNV-COMP-CALCULIX-S8R-003¶

python .\scripts\run_calculix_composite_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-CALCULIX-S8R-003

La geometrie, l'empilement [0/90]s, l'encastrement et la force ponctuelle sont identiques. L'interpolation differe volontairement : MITC4 lineaire dans QF_solver, S8R quadratique composite dans CalculiX 2.20. CalculiX ne propose pas son composite multicouche sur un quadrangle lineaire a quatre noeuds.

Maillage	Ecart relatif de `UZ`
`8x2`	`0,204 %`
`16x4`	`0,000941 %`
`32x8`	`0,0310 %`

Correlation composite CalculiX

Le verdict externe est PASS_EXTERNAL_CORRELATION. Cette preuve porte sur la reponse globale d'un panneau plat symetrique; elle ne valide ni les contraintes interlaminaires, ni les panneaux courbes, ni l'endommagement progressif.

Benchmark NAFEMS R0031/1 et Code_Aster VNV-COMP-NAFEMS-R0031-CODEASTER-004¶

La bande stratifiee en flexion trois points reprend le benchmark public NAFEMS R0031/1 : quart de modele 25 x 5 mm, sept plis [0/90/0/90/0/90/0], epaisseur totale 1 mm et reference UZ(E)=-1,06 mm. Le meme maillage et les memes conditions aux limites sont resolus par QF_solver MITC4 et Code_Aster 18.1.0 DST/DSQ.

python .\scripts\run_composite_nafems_code_aster_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-NAFEMS-R0031-CODEASTER-004

Maillage	Elements	`UZ(E)` QF [mm]	`UZ(E)` Aster [mm]	Ecart QF/ref.	Ecart Aster/ref.	Ecart QF/Aster
`10x2`	20	`-1,050640`	`-1,059952`	`0,8830 %`	`0,00452 %`	`0,8785 %`
`20x4`	80	`-1,059397`	`-1,063727`	`0,0569 %`	`0,3516 %`	`0,4071 %`
`40x8`	320	`-1,062388`	`-1,065414`	`0,2253 %`	`0,5108 %`	`0,2841 %`
`80x16`	1 280	`-1,063822`	`-1,066547`	`0,3606 %`	`0,6177 %`	`0,2555 %`
`160x32`	5 120	`-1,064851`	`-1,067529`	`0,4576 %`	`0,7103 %`	`0,2509 %`

Convergence NAFEMS et Code_Aster

Deformee du maillage fin NAFEMS R0031

Le verdict est PASS_EXTERNAL_CORRELATION. Les seuils de 2 % sur la reference NAFEMS et entre solveurs sont respectes. Entre les deux derniers maillages, la variation vaut 0,0967 % pour QF_solver et 0,0920 % pour Code_Aster, sous le seuil de stabilisation 0,2 %. L'eloignement leger et commun de la valeur historique NAFEMS n'est donc pas une divergence. Le residu libre maximal de QF_solver vaut 1,08e-9, sous le seuil 1e-8.

La valeur publique NAFEMS de S11(E)=684 MPa est conservee comme indicateur. La sonde QF_solver au centre de l'element adjacent atteint 689,81 MPa sur le maillage fin, soit 0,850 % d'ecart, mais elle n'est pas un critere d'acceptation car sa localisation ne correspond pas exactement a la sortie nodale du benchmark. La recuperation de S13(D)=-4,1 MPa reste ouverte : elle necessite un post-traitement interlaminaire specifique.

La valeur NAFEMS utilisee ici est celle reproduite publiquement dans le guide de verification Abaqus. Le rapport NAFEMS complet reste une source externe controlee qui devra etre archivee si elle est acquise.

Contraintes par pli hors singularites VNV-COMP-PLY-STRESS-005¶

Cette campagne repond a la recommandation de la revue mecanique du 2026-07-26. Elle compare les contraintes dans les axes materiau, aux faces et au milieu de chaque pli, avec la theorie classique des stratifies. L'acceptation exclut volontairement l'encastrement, le bord charge et les bords lateraux : 0,2 <= x/L <= 0,8 et |y|/W <= 0,4.

python .\scripts\run_composite_ply_stress_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-PLY-STRESS-005

Cas fin `32x8`	Erreur L2	Seuil	Verdict
membrane	`0,00389 %`	`0,01 %`	PASS
flexion	`0,254 %`	`0,5 %`	PASS
membrane + flexion	`0,0379 %`	`0,1 %`	PASS
combine, maillage interieur distordu de `15 %`	`1,056 %`	`2 %`	PASS

Le residu libre maximal vaut 2,62e-10, sous le seuil 1e-8. Les erreurs restent publiees : la distorsion degrade la recuperation locale, mais sans instabilite ni perte d'equilibre sur le domaine teste.

Convergence des contraintes par pli

Profil des contraintes par pli

Cette preuve ne qualifie pas S13, les singularites de bord libre, le dommage ou le transport continu d'une direction de fibre sur une coque courbe.

Contraintes par pli coniques comparees a CalculiX¶

VNV-COMP-CONICAL-CUTOUT-PLY-STRESS-CALCULIX-S8R-012 prolonge le panneau conique [0/+45/-45/90] en dehors des deux zones non regulieres : bord libre interieur et encastrement exterieur. La coordonnee de chemin est eta=(r-0,20)/0,55; seules les facettes telles que 0,38 <= eta <= 0,62 contribuent a la moyenne. QF_solver fournit S11, S22, S12 au milieu de chaque pli dans ses axes materiau. CalculiX 2.20 S8R fournit les memes axes par la sortie d'orientation aux points d'integration, qui sont ensuite moyennes par pli sur le meme chemin.

python .\scripts\run_calculix_composite_conical_ply_stress_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-CONICAL-CUTOUT-PLY-STRESS-CALCULIX-S8R-012

Maillage	Ecart L2 QF/CalculiX	Increment QF	Increment CalculiX
`8x24`	`0,419 %`	-	-
`12x36`	`0,302 %`	-	-
`16x48`	`0,298 %`	`0,611 %`	`0,480 %`

Le verdict est PASS_EXTERNAL_CORRELATION sous le seuil borne de 10 %. L'accord couvre les contraintes tangentielles de pli sur la couronne definie; il ne couvre ni S13, ni les singularites de bord libre, ni delaminage, endommagement ou rupture.

Convergence contraintes par pli coniques

Coque courbe et assemblage VNV-COMP-CURVED-ASSEMBLY-006¶

Le champ directeur optionnel reference_direction est projete sur chaque facette. La campagne utilise un panneau cylindrique, une version perturbee et un assemblage plie a deux faces sous traction et flexion combinees.

python .\scripts\run_composite_curved_assembly_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-CURVED-ASSEMBLY-006

Verification	Valeur	Seuil	Verdict
erreur de l'angle projete sur cylindre	`1,4e-14 deg`	`1e-10 deg`	PASS
increment final du cylindre	`1,063 %`	`2 %`	PASS
increment final de l'assemblage plie	`0,875 %`	`2 %`	PASS
ecart brut avec perturbation de `10 %`	`0,0485 %`	`5 %`	PASS
facettes gauches en profil qualifiable	`FAIL` attendu	`FAIL`	PASS politique
residu libre maximal	`1,79e-10`	`1e-8`	PASS

Convergence courbe et assemblage

Maillages courbe et plie

Le resultat brut du maillage perturbe est conserve comme diagnostic, mais il n'est pas accepte : l'audit refuse l'equilibre global des moments sur ces facettes gauches.

Correlation courbe CalculiX VNV-COMP-CURVED-CALCULIX-S8R-007¶

La correlation externe reprend la meme surface moyenne cylindrique, un empilement symetrique [0/90/90/0], une direction materiau parallele a la generatrice, le meme encastrement et les memes resultantes de bord. QF_solver emploie MITC4 et CalculiX 2.20 son element composite quadratique S8R.

python .\scripts\run_calculix_curved_composite_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-CURVED-CALCULIX-S8R-007

Maillage	Ecart UX	Ecart UZ	Ecart vectoriel UX/UZ
`8x4`	`0,377 %`	`0,656 %`	`0,655 %`
`16x8`	`0,193 %`	`0,506 %`	`0,506 %`
`24x12`	`0,184 %`	`0,225 %`	`0,225 %`

Les increments entre les deux derniers maillages valent 0,245 % pour QF_solver et 0,0376 % pour CalculiX. Tous les criteres passent et le verdict est PASS_EXTERNAL_CORRELATION.

Correlation courbe CalculiX

Deformee courbe CalculiX

Cette preuve est volontairement bornee a l'axe longitudinal. Le premier jeu exploratoire oblique tournait les reperes CalculiX en 3D avant leur projection, ce qui ne representait pas la meme convention que QF_solver. Cette anomalie de comparaison est traitee dans la campagne suivante.

Orientation oblique courbe VNV-COMP-CURVED-ORIENTATION-008¶

La campagne applique la convention physique commune suivante :

projection de reference_direction=[1,1,0] dans le plan tangent;
rotation de chaque pli dans ce plan autour de la normale;
transmission directe a CalculiX des deux axes tangents obtenus.

Les orientations CalculiX sont definies par rangee circonferentielle et par pli. Cela evite l'operation non equivalente consistant a tourner un repere 3D avant de le projeter sur une surface courbe.

python .\scripts\run_calculix_curved_orientation_vnv.py `
  --output .\results\VNV-COMP-CURVED-ORIENTATION-008

Maillage	Elements	Ecart UX	Ecart UZ	Ecart vectoriel
`8x4`	32	`0,0971 %`	`9,033 %`	`9,017 %`
`16x8`	128	`0,0118 %`	`3,069 %`	`3,064 %`
`24x12`	288	`0,115 %`	`0,839 %`	`0,838 %`
`48x24`	1 152	`0,133 %`	`1,152 %`	`1,150 %`
`96x48`	4 608	`0,0142 %`	`1,843 %`	`1,839 %`

L'increment final vaut 0,730 % pour QF_solver et 0,0473 % pour CalculiX. Le verdict est PASS_EXTERNAL_CORRELATION sous un seuil externe borne de 3 %. ANOM-COMP-CURVED-ORIENTATION-001 est fermee : l'ecart initial proche de 70 % provenait d'un jeu d'orientation non equivalent.

Correlation des orientations obliques

Deformee avec axes tangents

La recommandation REC-COMP-CURVED-MODELFORM-001 conserve l'ecart residuel MITC4 facettise/S8R quadratique comme limite de modele. Le seuil de 3 % n'est pas une tolerance generale pour toutes les coques composites.

Decision actuelle¶

Le socle composite passe les preuves analytiques, la convergence structurelle, les correlations externes planes et courbes, y compris l'orientation oblique, ainsi que la comparaison des contraintes par pli hors singularites. La revue mecanique a accepte le scope engineering interne avec recommandations le 2026-07-26. La maturite reste experimental : les facettes gauches, les contraintes par pli sur coque courbe et les assemblages industriels complexes ne sont pas encore acceptes.