Author: Jean-Marie Morvan
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Languages : fr
Pages : 130
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L'ETUDE A POUR OBJECTIFS L'EVALUATION DE LA CONTRIBUTION DES DIFFERENTS MECANISMES DE DEGRADATION DES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE CERAMIQUE A LEUR COMPORTEMENT NON-LINEAIRE AINSI QUE LA DEFINITION DE VARIABLES INTERNES APTES A DECRIRE LES PHENOMENES MICROMECANIQUES DE DEFORMATION ET DE DEGRADATION. LE COMPORTEMENT NON-LINEAIRE DE TROIS CMC EST PREDIT EN SOLLICITATIONS MONOTONES ET CYCLEE. LES SOUPLESSES MESUREES A L'AIDE D'UN INTERFEROMETRE ULTRASONORE COUPLE A UNE MACHINE DE TRACTION ET LES PREDICTIONS DU MODELE PROPOSE PERMETTENT D'ACCEDER AUX LOIS D'EVOLUTION DES DENSITES DE FISSURES QUI DECRIVENT LES VARIATIONS TRIDIMENSIONNELLES DE L'ELASTICITE. POUR TENIR COMPTE DU PHENOMENE DE REVERSIBILITE DU GLISSEMENT LORS DES DECHARGES QUI ENTRAINE UNE REFERMETURE DES FISSURES, UNE PARTITION DES DEFORMATIONS SOUS CHARGE EST MISE AU POINT. LA PRISE EN COMPTE DE L'EPAISSEUR DES FISSURES, C'EST-A-DIRE DE LEUR OUVERTURE, MONTRE QUE LES DEFORMATIONS ANELASTIQUES SONT GOUVERNEES PAR LA DENSITE DE MICROFISSURES. L'INFLUENCE DES DIFFERENTES ECHELLES DES COMPOSITES TISSES SUR LE COMPORTEMENT GLOBAL EST MISE EN EVIDENCE AINSI QUE L'EFFET DE L'OUVERTURE DES MICROFISSURES SUR LA CHUTE DE RIGIDITE. AU COURS DE CYCLES DE CHARGE-DECHARGE, LA VARIATION DES DEFORMATIONS EST PILOTEE PAR UNE SEULE FONCTION D'OUVERTURE-FERMETURE DES FISSURES TRANSVERSES. LES LOIS D'EVOLUTIONS DES VARIABLES INTERNES ET L'ETUDE PRECISE DE LA MICROSTRUCTURE PERMETTENT D'EVALUER, A PARTIR D'UNE ANALYSE MICROMECANIQUE DE LA CELLULE ELEMENTAIRE DE FISSURATION, LA DISTANCE INTERFISSURES, LES LONGUEURS DE DECOHESIONS ET LA CONTRAINTE DE CISAILLEMENT INTERFACIALE DES CMC.
Author: Jean-Luc DELAMAIDE
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Languages : fr
Pages : 306
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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.
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
Author: Christophe Dupin
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Languages : fr
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La prochaine génération de moteur d'avion civil, LEAP, développé par Snecma (groupe Safran) et General Electric, intègrera de nombreuses innovations matériaux qui contribueront à la réduction de la consommation de carburant, d'émission de polluants et du bruit. Parmi ces innovations, l'utilisation d'aubes de turbine en CMC (Composites à Matrice Céramique) permettra une réduction significative de la masse du moteur. Les travaux présentés concernent à la fois la caractérisation du comportement mécanique de composites tissés 3D-SiC/Si-B-C et le développement d'une approche multi-échelle du comportement élastique adaptée aux structures CMC complexes. Un premier modèle à l'échelle du fil a été développé en prenant en compte la variabilité du matériau (porosité, architecture, usinage, etc...). Le modèle HPZ (Homogénéisation Par Zone) reposant sur la discrétisation du domaine d'homogénéisation permet de faire le lien entre l'échelle mésoscopique et l'échelle de la structure.
Author: Thierry Macke
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Languages : fr
Pages : 338
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UNE METHODE BASEE SUR L'ANALYSE DYNAMIQUE D'UN ESSAI DE CHOC EN FLEXION TROIS POINTS SUR EPROUVETTE ENTAILLEE A ETE DEVELOPPEE ET VALIDEE. SON UTILISATION PARTICULIEREMENT ADAPTEE AUX MATERIAUX SEMI-FRAGILES PERMET LA DETERMINATION DE FACTEURS CRITIQUES REPRESENTATIFS DE LA TENACITE DYNAMIQUE DES MATERIAUX. L'EXTENSION DE CETTE METHODE AU DOMAINE DE LA PROPAGATION DE LA RUPTURE A PU ETRE ENVISAGEE DANS LE CAS DES MATERIAUX ELASTIQUES ENDOMMAGEABLES ET CONDUIT A LA DETERMINATION DES COURBES DE RESISTANCE A LA FISSURATION. L'APPLICATION DES DIFFERENTS ASPECTS DE LA CARACTERISATION A DIVERS TYPES DE MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE CERAMIQUE OU/ET METALLIQUE MONTRE L'INTERET DE LA METHODE POUR METTRE EN EVIDENCE LES EFFETS DE CHAQUE PARAMETRE DES COMPOSITES (NATURE DES FIBRES ET MATRICE, STRUCTURE FIBREUSE, TRAITEMENTS INTERFACIAUX...) SUR LEUR COMPORTEMENT A LA RUPTURE
Author: Audrey Coradi
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Languages : fr
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Les matériaux composites à matrice céramique (CMC) sont élaborés à partir de constituants fragiles. Le comportement mécanique et le développement de la fissuration dépendent des propriétés des constituants élémentaires des CMC. La connaissance de l'influence de ces propriétés sur l'évolution de la fissuration et du comportement mécanique fournit une aide au concepteur de matériaux composites.L'objectif de ce travail est de modéliser l'évolution du réseau de fissures au sein du CMC sollicité en traction, à l'échelle du fil et à l'échelle du composite tissé. L'approche proposée est une alternative aux principaux modèles de comportement des CMC.A l'échelle du fil, l'endommagement intervient d'abord sous forme de fissures matricielles accompagnées de décohésions à l'interface fibre/matrice. Les analyses de ces deux mécanismes ont permis d'exprimer leur évolution au sein du fil en traction. Le comportement en traction résultant de l'endommagement et l'ouverture de la fissure matricielle sont aussi exprimés semi-analytiquement.Les comparaisons avec un modèle numérique de zones cohésives et avec les essais expérimentaux montrent une bonne corrélation des résultats.Enfin ces expressions à l'échelle du fil sont utilisées pour modéliser l'endommagement du fil longitudinal au sein du composite tissé en traction. De plus, un outil numérique est développé pour modéliser la fissuration matricielle inter-fil dans le composite tissé.
Author: Pascal Fourvel
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L'APPLICATION DIRECTE DE LA MECANIQUE LINEAIRE ELASTIQUE DE LA RUPTURE AUX CERAMIQUES ENDOMMAGEABLES POSE DE NOMBREUX PROBLEMES TOUCHANT AUX CONCEPTS DE BASE. D'AUTRE PART LES THEORIES ANALYTIQUES PORTANT SUR LA MODELISATION DU COMPORTEMENT DE COMPOSITES UNIDIRECTIONNELS NE PEUVENT PAS ETRE UTILISEES DANS LE CAS DE MATERIAUX COMPLEXES TELS LES MATERIAUX COMPOSITES A FIBRES TISSEES. CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DU COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE DE COMPOSITES A FIBRES TISSEES 2D. L'EXPERIENCE ACQUISE AU LABORATOIRE DANS L'ETUDE DU C-SIC NOUS A PERMIS DANS UN PREMIER TEMPS D'UTILISER DANS LE CAS DU SIC-SIC A TEMPERATURE AMBIANTE LES MODELES ENERGETIQUES PROPOSES DANS LA LITTERATURE, TENANT COMPTE DES PHENOMENES ANELASTIQUES. DANS UN SECOND TEMPS, NOUS AVONS COMPARE LE COMPORTEMENT DU SIC-SIC A L'AMBIANTE ET A HAUTE TEMPERATURE SOUS AIR. NOUS AVONS MONTRE QUE LE SIC-SIC DOIT SA HAUTE TENUE MECANIQUE AUX PROPRIETES DE L'INTERFACE QUI LAISSE GLISSER LA FIBRE DANS SA GAINE DE MATRICE, PERMETTANT DES LONGUEURS D'EXTRACTION DE FIBRES IMPORTANTES. C'EST EGALEMENT LA MODIFICATION DE CETTE INTERFACE QUI EST PRINCIPALEMENT RESPONSABLE DE LA DEGRADATION DES PROPRIETES MECANIQUES A HAUTE TEMPERATURE SOUS AIR. BIEN ENTENDU CES MATERIAUX NE SONT PAS UTILISABLES DANS CES CONDITIONS, A MOINS D'UTILISER UNE COUCHE PROTECTRICE
Author: Guillaume Couégnat
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Languages : fr
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Ce travail concerne le développement d'une approche multiéchelle du comportement mécanique adaptée aux matériaux composites à renfort tissé. Le modèle DMD (Discrete Micro Damage) proposé repose sur une description de l'architecture du renfort tissé et de l'arrangement des constituants, de leurs propriétés et de leurs modes d'endommagement. Les variables internes du modèle décrivent directement l'état de fissuration du matériau et les décohésions associées. L'endommagement est introduit sous forme discrète dans des cellules élémentaires représentatives du matériau. Les effets de l'endommagement sont ensuite calculés grâce à des essais numériques d'homogénéisation. Des outils de changement d'échelle spécifiques nécessaires au calcul numérique ont été développés afin de prendre en compte les particularités des composites tissés. Le modèle DMD est identifié et validé pour un matériau composite tissé multicouche à matrice céramique. Enfin, le modèle est implanté dans le code de calcul ZéBuLoN et appliqué à trois cas-tests de calcul de structure.
Author: Stéphanie Fouquet
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Languages : fr
Pages : 163
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L'une des méthodes possibles pour agir sur les propriétés de friction des composites C/C consiste à introduire du carbure de silicium dans la matrice. L'objectif de ce travail était d'évaluer l'incidence de cette modification sur le comportement tribologique et d'identifier les mécanismes impliqués. Pour cela, différents composites à matrice hybride ont été élaborés puis testés sur un tribomètre de laboratoire et sur un banc d'essai industriel. Par rapport aux C/C de reférence, ces matériaux présentent des coefficients de frottement et des taux d'usures généralement supérieurs, en raison de l'effet abrasif du carbure de silicium. Dans des conditions très sévères, le coefficient de frottement peut diminuer fortement, suite à la mise en place d'un mécanisme proche de la lubrification. Ces résultats mettent en évidence les aspects mécaniques et hysico-chimiques de l'action du carbure de silicium sur les propriétés tribologiques des composites à matrice hybride à différentes échelles de sollicitation. Enfin, l'influence de la présence de silicium libre dans la matrice a été abordée.
