APPROCHE MICROMECANIQUE DU COMPORTEMENT EN FATIGUE D'UN MATERIAU COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM RENFORCE PAR FIBRES D'ALUMINE

APPROCHE MICROMECANIQUE DU COMPORTEMENT EN FATIGUE D'UN MATERIAU COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM RENFORCE PAR FIBRES D'ALUMINE PDF Author: ERIC.. LE PEN
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Pages : 151

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DANS LE BUT DE PREVOIR LE COMPORTEMENT EN FATIGUE DE MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE, UNE APPROCHE MICROMECANIQUE DE TYPE MORI&TANAKA A ETE DEVELOPPEE. LA MICROSTRUCTURE EST DEFINIE PRECISEMENT PAR OBSERVATIONS FINES ET ANALYSE D'IMAGES : ON DISTINGUE DANS LE CAS GENERAL UNE MATRICE DUCTILE AINSI QUE DES PARTICULES OU DES FIBRES DISTRIBUEES EN FAMILLES D'ORIENTATIONS. D'AUTRE PART LA MISE EN PLACE DE MOYENS D'ESSAIS DE FATIGUE SUR MINI-EPROUVETTES PERMET D'IDENTIFIER LES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT AU COURS DES CYCLES. LES PARAMETRES D'ECROUISSAGE DE LA MATRICE SONT EGALEMENT DETERMINES EXPERIMENTALEMENT ET PERMETTENT D'ALIMENTER LE MODELE MICROMECANIQUE. CE MODELE EST FONDE SUR UNE THEORIE EN CHAMPS DE CONTRAINTES ET DEFORMATIONS MOYENNES POUR CHAQUE CONSTITUANT. LE CHARGEMENT EST IMPOSE DE MANIERE INCREMENTALE ET LE PASSAGE MICRO-MACRO S'EFFECTUE PAR L'INTERMEDIAIRE DES MODULES TANGENTS. ON PEUT AINSI REPRODUIRE DES TRAJETS DE CHARGEMENT COMPLEXES INCLUANT DES DECHARGES. LE COMPORTEMENT GLOBAL DU COMPOSITE EST ALORS REGIT PAR LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES ET GEOMETRIQUES A L'ECHELLE LOCALE. LES EQUATIONS DE PLASTICITE SONT RESOLUES DANS LA MATRICE ET SATISFONT UNE LOI D'ECROUISSAGE PHENOMENOLOGIQUE FAISANT INTERVENIR LES VARIABLES INTERNES. IL EST POSSIBLE DE RENDRE COMPTE DES PHENOMENES D'ADOUCISSEMENT OU DE DURCISSEMENT CYCLIQUE. DANS LE CAS D'UN COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM AS7G03 RENFORCE PAR FIBRES D'ALUMINE ET ELABORE EN SQUEEZE-CASTING LE MODELE PREVOIT DES REPONSES EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE PROCHES DE L'EXPERIENCE. POUR PREVOIR LE COMPORTEMENT A PLUS GRAND NOMBRE DE CYCLES, LES PHENOMENES D'ENDOMMAGEMENT TELS QU'OBSERVES EXPERIMENTALEMENT AU MEB ONT ETE INTEGRES. L'EVOLUTION STATISTIQUE DE LA POPULATION DE FIBRES COMBINEE AUX PHENOMENES DE FERMETURE ET RE-OUVERTURE, PERMET FINALEMENT DE PREVOIR LE COMPORTEMENT GLOBAL DU COMPOSITE AU COURS DES CYCLES.

APPROCHE MICROMECANIQUE DU COMPORTEMENT EN FATIGUE D'UN MATERIAU COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM RENFORCE PAR FIBRES D'ALUMINE

APPROCHE MICROMECANIQUE DU COMPORTEMENT EN FATIGUE D'UN MATERIAU COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM RENFORCE PAR FIBRES D'ALUMINE PDF Author: ERIC.. LE PEN
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DANS LE BUT DE PREVOIR LE COMPORTEMENT EN FATIGUE DE MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE, UNE APPROCHE MICROMECANIQUE DE TYPE MORI&TANAKA A ETE DEVELOPPEE. LA MICROSTRUCTURE EST DEFINIE PRECISEMENT PAR OBSERVATIONS FINES ET ANALYSE D'IMAGES : ON DISTINGUE DANS LE CAS GENERAL UNE MATRICE DUCTILE AINSI QUE DES PARTICULES OU DES FIBRES DISTRIBUEES EN FAMILLES D'ORIENTATIONS. D'AUTRE PART LA MISE EN PLACE DE MOYENS D'ESSAIS DE FATIGUE SUR MINI-EPROUVETTES PERMET D'IDENTIFIER LES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT AU COURS DES CYCLES. LES PARAMETRES D'ECROUISSAGE DE LA MATRICE SONT EGALEMENT DETERMINES EXPERIMENTALEMENT ET PERMETTENT D'ALIMENTER LE MODELE MICROMECANIQUE. CE MODELE EST FONDE SUR UNE THEORIE EN CHAMPS DE CONTRAINTES ET DEFORMATIONS MOYENNES POUR CHAQUE CONSTITUANT. LE CHARGEMENT EST IMPOSE DE MANIERE INCREMENTALE ET LE PASSAGE MICRO-MACRO S'EFFECTUE PAR L'INTERMEDIAIRE DES MODULES TANGENTS. ON PEUT AINSI REPRODUIRE DES TRAJETS DE CHARGEMENT COMPLEXES INCLUANT DES DECHARGES. LE COMPORTEMENT GLOBAL DU COMPOSITE EST ALORS REGIT PAR LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES ET GEOMETRIQUES A L'ECHELLE LOCALE. LES EQUATIONS DE PLASTICITE SONT RESOLUES DANS LA MATRICE ET SATISFONT UNE LOI D'ECROUISSAGE PHENOMENOLOGIQUE FAISANT INTERVENIR LES VARIABLES INTERNES. IL EST POSSIBLE DE RENDRE COMPTE DES PHENOMENES D'ADOUCISSEMENT OU DE DURCISSEMENT CYCLIQUE. DANS LE CAS D'UN COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM AS7G03 RENFORCE PAR FIBRES D'ALUMINE ET ELABORE EN SQUEEZE-CASTING LE MODELE PREVOIT DES REPONSES EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE PROCHES DE L'EXPERIENCE. POUR PREVOIR LE COMPORTEMENT A PLUS GRAND NOMBRE DE CYCLES, LES PHENOMENES D'ENDOMMAGEMENT TELS QU'OBSERVES EXPERIMENTALEMENT AU MEB ONT ETE INTEGRES. L'EVOLUTION STATISTIQUE DE LA POPULATION DE FIBRES COMBINEE AUX PHENOMENES DE FERMETURE ET RE-OUVERTURE, PERMET FINALEMENT DE PREVOIR LE COMPORTEMENT GLOBAL DU COMPOSITE AU COURS DES CYCLES.

Etude de l'endommagement et de la tenue en fatigue d'un matériau composite à matrice acrylique et fibres de verre

Etude de l'endommagement et de la tenue en fatigue d'un matériau composite à matrice acrylique et fibres de verre PDF Author: Eileen Boissin
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Du fait de leurs nombreux avantages, à savoir notamment leur faible coût, leurs meilleures possibilités de recyclage et de réparation, leur légèreté et leur bonne tenue en fatigue, les résines polymères thermoplastiques sont de plus en plus employées dans l'industrie des matériaux composites. Cependant, du fait de leur nature chimique, leur réponse mécanique dépend de la température, et ce, même dans un intervalle éloigné de leur température de transition vitreuse. Cette dépendance se répercute, dans une proportion moindre mais qui reste significative, sur la réponse mécanique des composites à matrice thermoplastique. Du fait des distributions locales des contraintes dans ces derniers et des micro- et méso- structures qui les composent, cette dépendance peut aussi se répercuter sur le scénario d'endommagement de ces derniers. Or, des structures telles que des pales d'éolienne sont amenées à fonctionner dans une plage de température allant de -20°C à 60°C. Il devient donc nécessaire d'étudier l'impact de la température sur le comportement mécanique et sur le scénario d'endommagement des composites à matrice thermoplastique, pour permettre notamment de mieux prévoir l'évolution de l'endommagement en fatigue des pales d'éolienne, dans leur intervalle de température de service. En effet, les pales d'éolienne sont généralement dimensionnées via une approche normative, qui requiert soit des campagnes expérimentales conséquentes pour obtenir le comportement en fatigue de tous les stratifiés constituant une structure telle qu'une pale d'éolienne soit la formulation d'hypothèses fortement conservatives, qui nuisent à l'optimisation de la conception des pales. Pour pallier à cela, un modèle d'endommagement permettant de décrire l'évolution de la résistance, de la rigidité et de la déformation résiduelle d'un pli unidirectionnel soumis à des chargements quasi-statiques ou de fatigue a été récemment développé. Les travaux présentés ici visent dans un premier temps à valider l'utilisation de ce modèle dans le cas d'un composite à matrice acrylique renforcé de fibres de verre, utilisé pour la fabrication de certaines pales d'éolienne. L'identification et la validation s'appuient à la fois sur des essais mécaniques en quasi-statique, en fatigue (traction/traction, traction/compression) sur plusieurs strates et sur des analyses physiques (micrographies sous charge, micro-tomographie à rayons X). Il s'agit ensuite d'analyser comment l'effet de la température sur le comportement mécanique et le scénario d'endommagement de ce composite se répercute sur les paramètres du modèle.

Mécanismes d'endommagement sous sollicitation monotone et cyclique de composites à fibres longues quasi-UD à matrice aluminium

Mécanismes d'endommagement sous sollicitation monotone et cyclique de composites à fibres longues quasi-UD à matrice aluminium PDF Author: Marie Jacquesson
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Dans le cadre de la recherche de matériaux alliant légèreté et performances mécaniques élevées pour des applications aérospatiales, Aérospatiale a développé un procédé d'élaboration par fonderie à moindre coût permettant la réalisation de pièces renforcées localement ou entièrement par des matériaux composites à matrice métallique. Le travail de thèse a consisté en 1' étude des performances en fatigue oligocyclique des composites ainsi élaborés, à matrices d'alliages d'aluminium renforcées par des fibres continues d'alumine N610 (haute résistance et interface fibre-matrice forte) ou de carbone K139 (haut module et interface fibre-matrice faible). A noter que la préforme est quasi-unidirectionnelle, tissée avec 90% de fibres en sens long et 10% de fibres en sens travers. Cette étude a nécessité la mise au point d'une méthodologie expérimentale basée sur l'utilisation en parallèle d'essais mécaniques, d'observations microstructurales et de suivi par émission acoustique. Les matériaux sont dans un premier temps sollicités en statique. Les observations microfractographiques et microstructurales ainsi que l'étude de la réponse des matériaux en émission acoustique permettent de dégager les principaux mécanismes d'endommagement et leur chronologie d'apparition jusqu'à la rupture. Dans un deuxième temps, les matériaux sont sollicités en fatigue à f=10Hz avec un rapport de charge de 0,1. L'association des résultats d'essais mécaniques avec suivi extensométrique, des informations tirées des observations microstructurales sur les faciès de rupture et sur les coupes polies extraites d'éprouvettes dont l'essai a été interrompu, et des résultats issus du suivi par émission acoustique pendant l'essai mécanique, permet d'identifier trois classes de signaux acoustiques que l'on associe à trois modes d'endommagement: la déformation matricielle, les ruptures de fibres individuelles et les ruptures de fibres en cascade au sein d'un toron. Une chronologie détaillée de leur ordre d'apparition est établie jusqu'à la rupture des échantillons. Les résultats obtenus ouvrent la voie à une méthode de prévision de la rupture à partir des éléments précurseurs d'émission acoustique.

ETUDE DU COMPORTEMENT EN FATIGUE D'UN COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM A356 ET A RENFORTS SICP

ETUDE DU COMPORTEMENT EN FATIGUE D'UN COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM A356 ET A RENFORTS SICP PDF Author: LI.. LIAO
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Pages : 139

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NOUS NOUS PROPOSONS D'ETUDIER LE COMPORTEMENT EN FATIGUE D'UN COMPOSITE A356-SIC#P ELABORE PAR REFONTE. POUR REALISER CES OBJECTIFS, DES ESSAIS DE FATIGUE EN FLEXION TROIS POINTS ONT ETE EFFECTUES SUR DES EPROUVETTES GRENAILLEES ET NON GRENAILLEES. DES OBSERVATIONS MICROSCOPIQUES ONT MIS EN EVIDENCE LES MECANISMES D'AMORCAGE, DE PROPAGATION DE FISSURE ET DE RUPTURE FINALE. DES MODELISATIONS NUMERIQUES PAR ELEMENTS FINIS ONT PERMIS D'EXPLIQUER ET DE QUANTIFIER CERTAINS PHENOMENES. LA TENUE EN FATIGUE DU COMPOSITE EST AMELIOREE PAR LE GRENAILLAGE. LA LIMITE D'ENDURANCE DU COMPOSITE GRENAILLE EST DE 10% ENVIRON SUPERIEURE A CELLE DU COMPOSITE NON GRENAILLE. PAR CONTRE, DANS LE DOMAINE DE COURTE DUREE DE VIE, L'AMELIORATION N'EST PAS SIGNIFICATIVE. LA FISSURE PRINCIPALE S'AMORCE AU DROIT DES DEFAUTS DE MOULAGE JOUXTANT LA SURFACE. LE SITE D'AMORCAGE DES FISSURES DES EPROUVETTES GRENAILLEES, SE TROUVE GENERALEMENT DANS DES ZONES PLUS PROFONDES QUE CELUI DES EPROUVETTES NON GRENAILLEES. LE MECANISME DE PROPAGATION DE FISSURE EST LE MEME DANS LES MATERIAUX GRENAILLES ET NON GRENAILLES, AINSI LE TRAITEMENT DE SURFACE INFLUENCE PEU SUR CETTE PHASE. EN FATIGUE POLYCYCLIQUE, LA FISSURE SE PROPAGE DANS LA MATRICE EN EVITANT LES PARTICULES. EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE, ON PEUT OBSERVER DES PARTICULES DECOLLEES ET ROMPUES MEME DANS LA ZONE PROCHE DU SITE D'AMORCAGE. ON A UTILISE UN MODELE THERMO-VISCOPLASTIQUE POUR ANALYSER, PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS, L'EVOLUTION DES CONTRAINTES RESIDUELLES AU COURS DU TRAITEMENT THERMIQUE SUBI PAR NOTRE MATERIAU. LES CONTRAINTES RESIDUELLES SONT ENSUITE REINJECTEES DANS LA MODELISATION DE LA ZONE DE FISSURATION. ON PROPOSE UN MODELE NUMERIQUE DE LA ZONE DE FISSURATION POUR ANALYSER LES MECANISMES DE PROPAGATION DE FISSURE. LES RESULTATS DE CALCUL MONTRE QUE, POUR UN FORT K#I, LA CONTRAINTE NORMALE DANS LA PARTICULE PEUT ATTEINDRE SA RESISTANCE EN TRACTION. LA PARTICULE PEUT ETRE ROMPUE ET DECOLLEE LORSQUE LA FISSURE APPROCHE. POUR UN FAIBLE K#I, LA CONTRAINTE DANS LA PARTICULE RESTE TRES FAIBLE VOIRE NEGATIVE, ALORS QUE CELLE DANS LA MATRICE PEUT ETRE DEJA SUPERIEURE A SA RESISTANCE. DANS CE CAS, DES ENDOMMAGEMENTS PEUVENT ETRE AMORCES DANS LA MATRICE ENTRE DEUX PARTICULES. CES ENDOMMAGEMENTS SE PROPAGENT POUR REJOINDRE LA FISSURE PRINCIPALE A L'AIDE DE FORTES CONTRAINTES DE CISAILLEMENT AU VOISINAGE DES COINS DE LA PARTICULE. APRES CA, LA FISSURE PRINCIPALE DE FATIGUE A CONTOURNE LA PARTICULE. LES CONTRAINTES RESIDUELLES THERMIQUES JOUENT UN ROLE IMPORTANT DANS LE COMPORTEMENT EN FATIGUE. DANS LE CAS DE FAIBLE VALEUR DE K#I, ELLES CHANGENT LA REPARTITION DES CONTRAINTES DANS LES MATERIAUX ET PROVOQUENT LA DEVIATION DE FISSURE. EN CONSEQUENCE, LA FISSURE PRINCIPALE EST AMENEE A CONTOURNER LES PARTICULES ET PREND AINSI UN CHEMIN PLUS SINUEUX DANS LE CMM#P QUE DANS L'ALLIAGE NON RENFORCE.

Correlation entre résistance à la propagation de fissure de fatigue

Correlation entre résistance à la propagation de fissure de fatigue PDF Author: Jean-Jacques Balette-Pape
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Pages : 151

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LES COMPORTEMENTS STATIQUES ET DYNAMIQUES DE MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE D'ALLIAGE LEGER RENFORCES DE FIBRES COURTES D'ALUMINE ET ELABORES PAR FORGEAGE LIQUIDE SONT ETUDIES AU COURS D'ESSAIS DE TRACTION, DE TENACITE STATIQUE, DE PROPAGATION DE FISSURE LORS DE SOLLICITATION MECANIQUE CYCLIQUE, DE CHOC, ET ENFIN DE FATIGUE. LES PARAMETRES CONSIDERES SONT LA FRACTION VOLUMIQUE DE FIBRES ET LA CONCENTRATION MASSIQUE DE MAGNESIUM DANS LA MATRICE. DES AUGMENTATIONS DES MODULES, CONTRAINTES ET LIMITE D'ENDURANCE ONT PU ETRE RELIEES A LA TENEUR EN RENFORT ET A UNE DECROISSANCE DES ALLONGEMENTS, TENACITES STATIQUES ET DYNAMIQUES. AFIN D'ETABLIR RAPIDEMENT ENTRE CES MATERIAUX UNE HIERARCHIE DE LEURS PERFORMANCES A LA RUPTURE ET D'AMELIORER LEURS CARACTERISTIQUES PAR UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT, DIFFERENTS MODELES DE MECANISMES DE RUPTURE CORRESPONDANT AUX PHENOMENES OBSERVES AINSI QUE LEURS EVOLUTIONS ONT ETE CORRELES ET ONT PERMIS DE PROPOSER UNE METHODE D'EVALUATION DE LA CONTRAINTE LIMITE D'ENDURANCE

Contribution à la compréhension et à la modélisation du comportement mécanique de matériaux composites à renfort en fibres végétales

Contribution à la compréhension et à la modélisation du comportement mécanique de matériaux composites à renfort en fibres végétales PDF Author: Abdelmonem Elouaer
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L'industrie des matériaux composites ne cesse d'évoluer et de croître en mettant en place de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies. En substitution des matériaux d'origine fossile que les matériaux d'origine naturelles (et surtout végétales) commencent à voir le jour. C'est dans ce contexte que notre travail de recherche est proposé. Il s'intéresse à la caractérisation du comportement mécanique d'un composite à matrice Polypropylène, renforcé avec des fibres de Chanvre et du bois de Chanvre (Chènevotte). Les différents moyens et techniques de caractérisation, utilisés par la présente étude, ont montré que ces nouveaux matériaux sont dotés de propriétés, en particulier mécaniques, de haut niveau, qui viennent rivaliser avec celles des autres composites classiques à base de fibres de verre et de carbone.Les essais expérimentaux en statique et de fatigue, ont révélé beaucoup de détails en comparaison avec d'autres matériaux composites. Ces informations ont permis de créer une sorte de base de données qui pourra servir de référence pour d'autres composites de la même famille à base de fibres végétales. Ainsi, des mécanismes d'endommagement ont été mis en évidence grâce aux essais mécaniques (traction monotone, charge-décharge, ...) associés à des observations microscopiques (Microscope Electronique à Balayage), et à des outils de détection du dommage basés sur l'émission acoustique. Par le biais de cette technique, nous avons pu apprécier la qualité et l'importance de l'interface fibre/matrice qui est un paramètre fondamental pour la présente étude et pour la détermination de la loi de comportement du composite.La modélisation micromécanique a été intégrée dans ce travail de thèse, grâce au modèle de Mori-Tanaka. Le comportement des matériaux à l'endommagement n'a pas été pris en considération ; seule l'élasticité a été étudiée. A l'aide de ce modèle, nous avons pu remonter aux propriétés intrinsèques des constituants (le module d'élasticité longitudinale des renforts: Chanvre et Chènevotte).

Comportement mécanique des composites à matrice organique

Comportement mécanique des composites à matrice organique PDF Author: Marco Gigliotti
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1784052833
Category : Composite materials
Languages : fr
Pages : 123

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L’utilisation des composites à matrice organique pour des applications structurales à haute température est de plus en plus souvent envisagée, notamment dans certaines zones de turbomachines aéronautiques. A cette fin, il devient nécessaire d’analyser les effets du vieillissement thermo-oxydant sur le comportement mécanique d’un polymère et des composites associés. Cet ouvrage met en relief des méthodologies expérimentales originales qui permettent, par analyse inverse, de développer et d’identifier une loi de comportement du polymère dépendant du vieillissement ainsi que les déformations d’origine chimique. Ces informations sont utilisées pour le calcul des contraintes internes induites par un vieillissement thermo-oxydant dans des composites unidirectionnels à fibres continues de carbone. Comportement mécanique des composites à matrice organique se différencie des autres ouvrages par son approche. Il examine des lois de comportement thermomécaniques locales dépendant de l’oxydation grâce à l’emploi d’essais couplés et non couplés à l’échelle microscopique. Il présente des modèles originaux afin d'intégrer toute la richesse de la phénoménologie observée expérimentalement, grâce à l'emploi de variables internes correctement choisies.

Etude du comportement en fatigue des matériaux composites a matrice céramique suivi par émission acoustique

Etude du comportement en fatigue des matériaux composites a matrice céramique suivi par émission acoustique PDF Author: Pascal Reynaud
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Languages : fr
Pages : 306

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Les propriétés originales des matériaux composites a matrice céramique, qui allient la stabilité des céramiques monolithiques a la non-fragilite des composites, en font des candidats privilégies pour les applications thermo structurales. Bien que mal connu a l'heure actuelle, leur comportement en fatigue est une donnée de première importance qu'il importe de déterminer. L'objectif de ce travail consiste a caractériser le comportement en fatigue d'un composite bidirectionnel a fibres et a matrice sic, et a identifier le mécanisme microstructural qui est a l'origine de la fatigue. Dans cette optique, le diagramme d'endurance a été établi en traction repetee et en flexion ondulée. La limite de fatigue ainsi mesurée est plus élevée que pour les matériaux classiques tels que les métaux, et des essais de fatigue cumulée ont permis d'améliorer la tenue en fatigue de ce matériau. L'étude de la fréquence d'essai a révèle une faible contribution de phénomènes dépendant uniquement du temps. Pour ce composite, l'hypothèse retenue pour expliquer l'effet de fatigue a température ambiante est la présence d'une érosion de la zone interfaciale, ce qui fournit un scénario théorique cohérent avec l'ensemble des observations expérimentales. Cependant, en vue d'une généralisation a un plus grand nombre de composites a matrice céramique ou vitrocéramique, la modélisation proposée devra être complétée en intégrant les effets qui sont lies a la structure du renfort fibreux et a la présence d'autres mécanismes d'endommagement tels que la propagation sous critique par corrosion sous contrainte

Étude expérimentale multi-échelle et modélisation hybride prédictive du comportement, de l'endommagement et de la durée de vie en fatigue d'un matériau composite polypropylène

Étude expérimentale multi-échelle et modélisation hybride prédictive du comportement, de l'endommagement et de la durée de vie en fatigue d'un matériau composite polypropylène PDF Author: Amine Imaddahen
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Languages : fr
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L'objectif final de ce travail est de proposer un outil numérique capable de prédire l'endommagement et la durée de vie en fatigue des matériaux et structures en composite à matrice thermoplastique. Pour ce faire, une étude expérimentale multi-échelle du matériaux PPGF40 (polypropylène chargé en fibre de verre à 40% en masse) est réalisée. Une analyse qualitative, mais aussi quantitative des différents mécanismes d'endommagement se produisant lors d'une sollicitation mécanique a été réalisée à travers des essais de flexion trois points in situ MEB, des essais de fatigue interrompus et des observations des faciès de rupture en monotone et en fatigue. A la lumière de ces essais nous avons conclu que la décohésion de l'interface fibre-matrice et la propagation des fissures à travers les interfaces apparait être le phénomène prépondérant menant à la ruine du matériau et cela indépendamment de l'orientation des fibres et du mode de sollicitation monotone ou fatigue. La démarche hybride proposée est basée sur un modèle micromécanique / phénoménologique permettant de prendre en compte l'endommagement à l'interface fibre-matrice et la plasticité de la matrice. Pour ce faire, un critère local statistique d'endommagement à l'interface fibre-matrice est introduit dans un modèle de Mori et Tanaka et la linéarisation du comportement plastique de la matrice est réalisée pas à pas, en utilisant une approche en champs moyens avec une formulation sécante. Le modèle micromécanique utilisé permet alors de prédire le comportement du matériau sous chargement monotone et notamment la première perte de rigidité en fatigue. L'analyse des résultats montre que cette dernière est directement liée à la durée de vie en fatigue du matériau. Ainsi, une méthodologie prédictive de la durée de vie est proposée et validée pour différentes configurations microstructurales. Un critère de rupture en fatigue est proposé en fonction du nombre de cycles.

Etude d'un composite à matrice métallique Al-SiC de fonderie

Etude d'un composite à matrice métallique Al-SiC de fonderie PDF Author: Pierre Hottebart
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Languages : fr
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L'apparition recente des composites a matrice metallique alsic de fonderie a renforts discontinus ouvre de nouvelles perspectives, notamment pour l'industrie automobile. Le but de cette etude est la determination du comportement sous sollicitations cycliques ainsi que des mecanismes physiques d'endommagement et d'amorcage de fissures par fatigue, a temperature ambiante, d'un tel materiau. L'influence de l'etat de surface sur les proprietes mecaniques est egalement etudiee. Dans un premier temps, une etude bibliographique approfondie traite des aspects materiau et proprietes mecaniques des composites alsic a renforts discontinus. Dans un deuxieme temps, est plus particulierement etudie un composite a matrice aluminium renforce par 10 pour-cent de particules sic, compare a l'alliage non renforce. Une etude microstructurale permet de definir les conditions de traitement thermique t6 et met en evidence une microstructure resultante complexe. Des observations au microscope electronique a balayage montrent que l'endommagement en traction monotone consiste en la rupture de particules et en les decohesions a l'interface matrice/renfort. Le composite montre une grande sensibilite a l'etat de surface, et notamment a l'endommagement initial a l'etat usine. L'etude en fatigue oligocyclique du composite montre un durcissement cyclique plus important compare a celui de l'alliage non renforce. Le composite montre une resistance superieure dans le domaine de la fatigue endurance, mais moindre dans le domaine de la fatigue oligocyclique. A bas niveau de contrainte, l'endommagement du composite a lieu par decohesions matrice/renfort et par rupture et/ou decohesions precipites/matrice. A haut niveau de contrainte, la rupture des particules sic les plus grandes s'ajoute aux mecanismes intervenant a bas niveau. Les fissures se propagent de maniere privilegiee dans les espaces interdendritiques, ou se concentrent les particules sic et les nombreux precipites. A l'etat de surface brut de fonderie, les resistances a la fatigue du composite de l'alliage non renforce sont comparables, et nettement superieures a celles a l'etat de surface usiné-poli.