Comportement en fatigue à la traction des composites tissés carbone/époxy sous l'effet de la température, l’humidité et la fréquence de chargement PDF Download
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Author: Mohamed Khay
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Author: Mohamed Khay
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Author: ANNE.. DALMAZ
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Languages : fr
Pages : 188
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L'ETUDE PORTE SUR UN COMPOSITE MULTICOUCHES A FIBRES DE CARBONE/MATRICE CARBURE DE SILICIUM 2,5D C/SIC ELABORE PAR LA SOCIETE EUROPEENNE DE PROPULSION. CE COMPOSITE ETANT UTILISE DANS LE DOMAINE AEROSPATIAL POUR REALISER DES STRUCTURES A CHAUD TRAVAILLANT DANS UN ENVIRONNEMENT SEVERE (HAUTES TEMPERATURES, FORTES SOLLICITATIONS MECANIQUES, ATMOSPHERE PLUS OU MOINS OXYDANTE), IL APPARAIT PRIMORDIAL D'ETUDIER SON COMPORTEMENT INTRINSEQUE EN FATIGUE CYCLIQUE A HAUTES TEMPERATURES. LA FINALITE DE NOTRE ETUDE EST ALORS DE PRECISER LES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT DU COMPOSITE 2,5D C/SIC A L'ORIGINE DES PROPRIETES MECANIQUES EN FATIGUE CYCLIQUE SOUS ATMOSPHERE INERTE ET A DIFFERENTES TEMPERATURES (DE 20 C A 1500 C). UNE MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS PERMET D'EXPLIQUER L'ORIGINE DU RESEAU DE FISSURES DEVELOPPE AU COURS DES SOLLICITATIONS AUX DIFFERENTES TEMPERATURES. UNE NOUVELLE APPROCHE DE MODELISATION DES MODULES D'ELASTICITES DE COMPOSITES TISSES CERAMIQUE/CERAMIQUE A ETE FAITE PAR LA METHODE D'HOMOGENEISATION. ELLE A PERMIS, ENTRE AUTRE, DE DONNER DES INFORMATIONS SUPPLEMENTAIRES POUR AMELIORER LA DESCRIPTION DES SEQUENCES D'ENDOMMAGEMENT AU COURS DE LA FATIGUE CYCLIQUE. L'EVOLUTION DU COMPORTEMENT MECANIQUE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE S'ARTICULE AUTOUR DE LA TEMPERATURE D'ELABORATION (ENVIRON 1 000 C) DU COMPOSITE. POUR DES TEMPERATURES INFERIEURES A 1 000 C, LE COMPORTEMENT MECANIQUE EST CONTROLE PAR L'EVOLUTION DES CONTRAINTES THERMIQUES RESIDUELLES ET DE LA FERMETURE DES FISSURES. LE COMPOSITE PRESENTE ALORS UN COMPORTEMENT MECANIQUE D'AUTANT MEILLEUR (RESISTANCE MECANIQUE, DUREE DE VIE, RIGIDITE) QUE LA TEMPERATURE EST ELEVEE. PAR AILLEURS, LE RAIDISSEMENT OBSERVE A HAUTES TEMPERATURES AU COURS DU CYCLAGE MECANIQUE RESULTE DE LA FERMETURE DES FISSURES PAR DES MOUVEMENTS LOCALISES DE LA STRUCTURE. POUR DES TEMPERATURES SUPERIEURES A 1 000 C, LE COMPORTEMENT MECANIQUE EST CONTROLE PAR DES MECANISMES DEPENDANT DU TEMPS ENCORE MAL CONNUS.
Author: Luc R. LeBlanc
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ISBN: 9781369663846
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Languages : fr
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"Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans des domaines tels que l'aérospatiale, les voitures à hautes performances et les équipements sportifs, pour en nommer quelques-uns. Des études ont démontré qu'une exposition à l'humidité nuit à la résistance des composites en favorisant l'initiation et la propagation du délaminage. De ces études, très peu en traitent de l'effet de l'humidité sur l'initiation du délaminage en mode mixte I/II et aucune ne traite des effets de l'humidité sur le taux de propagation du délaminage en mode mixte I/II dans un composite. La première partie de cette thèse consiste à déterminer les effets de l'humidité sur la propagation de délaminage lors d'une sollicitation en mode mixte I/II. Des éprouvettes d'un composite unidirectionnel de carbone/éposy (G40-800/5276-1) ont été immergées dans un bain d'eau distillée à 70°C jusqu'à saturation. Des essais expérimentaux quasi-statiques avec des chargements d'une gamme de mixités des modes I/II (0%, 25%, 50%, 75% et 100%) ont été exécutés pour déterminer les effets de l'humidité sur la résistance au délaminage du composite. Des essais de fatigue ont été réalisés, avec la même gamme de mixité des modes I/II, pour déterminer l'effet de l'humidité sur l'initiation et sur le taux de propagation du délaminage. Les résultats des essais en chargement quasi-statiques ont démontré que l'humidité réduit la résistance au délaminage d'un composite carbone/époxy pour toute la gamme des mixités des modes I/II, sauf pour le mode I où la résistance au délaminage augmente après une exposition à l'humidité. Pour les chargements en fatigue, l'humidité a pour effet d'accélérer l'initiation au délaminage et d'augmenter le taux de propagation pour toutes les mixités des modesI/II."--Sommaire.
Author: Vincent Pauchard
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Languages : fr
Pages : 159
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L'objet de cette étude est la dégradation des composites unidirectionnels (UD) verre/époxy sous sollicitations environnementales (humidité) et mécaniques (fatigue en flexion longitudinale 0°) combinées. Dans ces conditions, il est établi que l'endommagement est largement tributaire de la rupture différée et diffuse de monofilaments sur la face en traction des éprouvettes. Ceci résulte de la propagation sous-critique des défauts superficiels du verre, dont la cinétique dépend fortement de l'environnement physico-chimique local et notamment de la concentration en eau. Sur la base de ces acquis, il a été entrepris une analyse multi-échelles du premier endommagement: (i) un modèle statistique de corrosion sous-contrainte a été validé sur mèches de fibres non imprégnées, au moyen d'essais de traction instrumentés en émission acoustique ; (ii) ce même modèle a été appliqué dans un Volume Elémentaire Représentatif au sein d'un composite, grâce à un dispositif de flexion instrumentée en analyse d'images ; (iii) une relation empirique simple entre le nombre de fibres rompues au centre et en surface de l'éprouvette et la raideur de celle-ci a permis de proposer une approximation analytique de la perte de raideur de la poutre de flexion sous sollicitation monotone ou statique ; (iv) les potentialités et les limites de ce modèle dans le cas de sollicitations dynamiques ont enfin été abordée grâce à un dispositif de fatigue en immersion. Il est apparu que cette approche permettait largement de rendre compte de l'effet de la température, du niveau de charge, de la fréquence et du rapport de sollicitation.
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: Davi Silva de Vasconcellos
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Pages : 229
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Cette étude porte sur un composite de tissu de chanvre et matrice époxy. Des essais ont d'abord été réalisés sur les constituants. Ils ont montré que le comportement des fils imprégnés par de la résine est plus représentatif du comportement dans le composite que celui des fils secs. Ces essais ont aussi permis de déterminer les paramètres matériaux nécessaires pour l'élaboration d'un modèle par éléments finis d'un pli du composite. Ce modèle est basé sur une simplification de la représentation du tissu. La variabilité des propriétés des constituants a été prise en compte. Les champs de déformation ont été comparés avec ceux mesurés par la technique de DIC à la surface des composites. Des essais de fatigue ont été réalisés sur les composites [0°/90°]7 et [±45°]7. L'échauffement a été mesuré par caméra IR, les endommagements ont été suivis par EA et par une caméra haute résolution. Des observations ont été effectuées par microscopie et par microtomographie X. Une analyse approfondie des mécanismes d’endommagement a été réalisée. Un modèle de courbe SN de fatigue a été adapté aux composites chanvre/époxy étudiés. La tenue à l'impact et le comportement mécanique postimpact du composite chanvre/époxy [0°/90°]7 ont été étudiés. Les résultats ont montré l'influence d'un impact non destructif sur la durée de vie en fatigue de ce composite, et l'évolution de l'endommagement a été analysée. Il a été montré que le modèle des courbes S-N de fatigue peut s'appliquer aux éprouvettes impactées. Il est ainsi possible de prédire la durée de vie en fatigue du composite impacté à partir de sa contrainte à rupture en traction et du comportement en fatigue du matériau sain.
Author: Béatrice Large-Toumi
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Languages : fr
Pages : 214
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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DU ROLE DE L'INTERFACE FIBRE/MATRICE DANS LE COMPORTEMENT EN FATIGUE DE COMPOSITES UD CARBONE/EPOXY. NOUS DISPOSONS D'UN MATERIAU DE REFERENCE (T300/DGEBA/DDM) ET NOUS FAISONS VARIER LA NATURE DE L'ENSIMAGE, LE TRAITEMENT D'OXYDATION DE LA FIBRE ET LE DEGRE DE RETICULATION DE LA MATRICE. L'ESSAI DE FLEXION TROIS POINTS METTANT EN JEU DES PHENOMENES INDESIRABLES DE RUPTURES EN COMPRESSION, UNE SOLLICITATION DE FLEXION PAR FLAMBEMENT A ETE PREFEREE. APRES MISE AU POINT ET VALIDATION, CET ESSAI A PERMIS UNE VERITABLE CARACTERISATION EN FLEXION. NOUS AVONS MONTRE QUE NOS MATERIAUX SONT PEU SENSIBLES A LA VITESSE DE MISE EN CHARGE. L'ETUDE DU COMPORTEMENT CYCLIQUE A ETE ABORDEE EN DISTINGUANT LES ASPECTS: RUPTURE BRUTALE ET DURABILITE. NOUS AVONS MONTRE QUE LES COMPORTEMENTS MONOTONE ET CYCLIQUE SONT TOUS DEUX SENSIBLES A L'INFLUENCE DE L'INTERFACE. EN PARTICULIER, L'ABSENCE DE TRAITEMENT D'OXYDATION AUGMENTE LES CARACTERISTIQUES A RUPTURE TOUT EN AYANT UNE INFLUENCE LIMITEE SUR LA TENUE EN FATIGUE PROPRE. UNE LEGERE SOUS-RETICULATION DE LA MATRICE A PERMIS D'AMELIORER LA TENUE EN FATIGUE MAIS EN PENALISANT LE COMPORTEMENT A RUPTURE. AFIN D'OBTENIR UNE EVALUATION PLUS DIRECTE DES PROPRIETES INTERFACIALES, UNE CARACTERISATION MICROMECANIQUE A ETE ENTREPRISE EN UTILISANT LES TESTS DE MICROINDENTATION ET DE LA GOUTTE. LA MODELISATION MECANIQUE DE CES DEUX TESTS A ETE ABORDEE EN PROPOSANT UN MODELE PLUS SPECIFIQUE AU COMPORTEMENT DES FRP, POUR LA MICROINDENTATION, PLUS ADAPTE AUX CONDITIONS PARTICULIERES D'ESSAI, POUR LE TEST DE LA GOUTTE. L'ESSAI DE MICROINDENTATION S'EST REVELE DIFFICILE A METTRE EN UVRE SUR CFRP (IL EST BIEN ADAPTE AUX GFRP). LE TEST DE LA GOUTTE, QUANT A LUI, EST TRES BIEN ADAPTE. LES RESULTATS OBTENUS ONT TOUS MIS EN EVIDENCE LA BONNE ADHESION DES SYSTEMES ETUDIES. L'ENSIMAGE SPECIFIQUE EPOXY AUGMENTE FORTEMENT LA RESISTANCE DE L'INTERFACE ; L'ABSENCE DE TRAITEMENT D'OXYDATION CONDUIT A UNE INTERFACE LEGEREMENT MOINS RESISTANTE. EN SYNTHESE, NOUS CONCLUONS QUE, SUIVANT LA RESISTANCE INTERFACIALE, LE POINT FAIBLE DU MATERIAU EST SOIT L'INTERFACE SOIT LA MATRICE. DE PLUS, L'ANALYSE DES PROPRIETES MONOTONE ET CYCLIQUE MONTRE QUE L'INTERFACE OPTIMALE N'EXISTE PAS EN SOI: ELLE EST FONCTION, OUTRE DES PROPRIETES DU COUPLE FIBRE/MATRICE, DE LA PERFORMANCE ETUDIEE
Author: Ophélie Westphal
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Languages : fr
Pages : 301
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Cette thèse porte sur l’adaptation d’essais d’auto-échauffement et d’une méthode de détermination rapide de la limite d’endurance à des stratifiés à matrice époxyrenforcée de fibres de carbone haute résistance. L’intérêt pour cette méthode a débuté il y a une vingtaine d’années, mais son utilisation est restée cantonnée essentiellement aux matériaux métalliques. Elle est fondée sur la mesure de la température moyenne en surface d’éprouvette pendant une série de blocs de chargement cyclique d’amplitude croissante. Ces mesures thermiques permettent de déterminer rapidement la limite d’endurance du matériau. Des essais d’auto-échauffement ont été réalisés sur des stratifiés carbone/époxy sous des conditions de chargement de traction/traction et la limite d’endurance de chacun des stratifiés testés a été déterminée en 3 heures à partir des courbes de température. Ces limites d’endurance sont cohérentes avec les résultats de fatigue classique obtenus sur les mêmes stratifiés. L’objectif de cette étude est principalement de comprendre le lien entre l’endommagement d’un stratifié sous un chargement cyclique de quelques milliers de cycles et celui d’un stratifié dont la durée du chargement dépasse plusieurs millions de cycle. L’étude de l’endommagement a été réalisé à l’échelle du stratifié, par le suivi d’indicateurs macroscopiques comme la perte de rigidité ou la déformation résiduelle, mais également à l’échelle du pli élémentaire grâce à des analyses tomographiques. Les mécanismes d’endommagement activés durant les essais d’auto-échauffement sont identiques à ceux que l’on peut observer dans des stratifiés chargés en fatigue
Author: Patrice Fournier
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Languages : fr
Pages : 193
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Book Description
à partir d'essais de fatigue en flexion, nous discutons quelques aspects spécifiques du comportement dynamique des matériaux composites unidirectionnels de type verre/époxyde et nous relions le comportement du composite a la composition chimique de la résine. D'autre part, pour des composites a matrice époxyde très ductile, la détermination des caractéristiques monotones et de fatigue, a partir de moyens de caractérisation traditionnels tels que la flexion 3 ou 4 points, s'est avérée délicate. Les propriétés de la résine favorisent une indentation des points d'application de la charge qui sont responsables des ruptures en compression. Afin d'adapter au mieux la caractérisation a ce type de composite, il convient de trouver la bonne adéquation essai-matériau. Dans ce but, nous avons mis au point, une technique expérimentale originale, basée sur le flambement post-critique d'une poutre composite. Elle permet de s'affranchir des artefacts lies a l'essai et d'accéder au comportement intrinsèque du matériau. Enfin a partir d'une approche mécanique, fondée sur les équivalences vitesse-temperature et sur l'analogie entre les comportements monotone et de fatigue nous avons montre qu'il est possible d'estimer le diagramme d'endurance d'un composite a partir d'essais de caractérisation monotone effectues dans les mêmes conditions d'essai que lors de l'essai de fatigue (vitesse, température, humidité)
Author: David Brassard
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Languages : fr
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