ETUDE DE L'ENDOMMAGEMENT ET DE LA PROPAGATION DE FISSURE DANS LES MATERIAUX COMPOSITES CERAMIQUES A FIBRES CONTINUES. CAS DU SIC-MAS.L ET DU SIC-SIC PDF Download
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LES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE CERAMIQUE RENFORCEE PAR DES FIBRES CONTINUES SONT DEVELOPPES POUR DES APPLICATIONS THERMOSTRUCTURALES. L'ETUDE DU COMPORTEMENT MECANIQUE VISE D'UNE PART A PROPOSER DES METHODES FIABLES DE DETERMINATION DES PARAMETRES MICROMECANIQUES QUI PERMETTENT L'EVALUATION DES DIFFERENTES NUANCES DU MATERIAU AU COURS DE SA PHASE DE DEVELOPPEMENT. D'AUTRE PART, ELLE A POUR OBJET LA COMPREHENSION DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT OU DE RUPTURE EN RELATION AVEC LA SOLLICITATION MECANIQUE. DANS CE MEMOIRE, NOUS AVONS PROCEDE PAR DES ESSAIS QUASI-STATIQUES EN TRACTION UNIAXIALE COUPLES A LA TECHNIQUE D'EMISSION ACOUSTIQUE POUR IDENTIFIER LES MICROMECANISMES D'ENDOMMAGEMENT ET LEUR SEQUENCE DE DECLENCHEMENT EN FONCTION DE LA CONTRAINTE DANS LE CAS DES MATERIAUX SIC-MAS.L UNIDIRECTIONNEL ET BIDIRECTIONNEL A PLIS CROISES. LE DEVELOPPEMENT DE L'ENDOMMAGEMENT A ETE EVALUE PAR LE NOMBRE DE FISSURES MATRICIELLES TRANSVERSES DANS LES PLIS LONGITUDINAUX ET CORRELE A LA DECROISSANCE DU MODULE D'ELASTICITE LONGITUDINAL. ENSUITE, DANS LE CAS DU COMPOSITE UNIDIRECTIONNEL, L'ANALYSE DE CETTE MULTIFISSURATION A PERMIS L'ESTIMATION DES PARAMETRES MICROMECANIQUES QUI DETERMINENT LE SEUIL D'ENDOMMAGEMENT DU MATERIAU ET SON EVOLUTION SOUS SOLLICITATION MECANIQUE. EN FATIGUE STATIQUE, L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT DANS LE COMPOSITE SIC-MAS.L (0/90), SUGGERE UNE SENSIBILITE DE LA MATRICE MAS.L A LA CORROSION SOUS-CONTRAINTE. LA COMPARAISON DE L'EVOLUTION DES PROPRIETES MECANIQUES AU COURS DES ESSAIS DE FATIGUE DYNAMIQUE A 1 HZ ET 10 HZ INDIQUE QUE L'EFFET DE FATIGUE DYNAMIQUE DANS CE COMPOSITE DEPEND PEU DE LA DUREE DE L'ESSAI. IL SERAIT PLUTOT DU A UNE MODIFICATION PROGRESSIVE DES PROPRIETES INTERFACIALES AU COURS DU CYCLAGE. DANS LE CAS DES MATERIAUX SIC-SIC 2D STANDARD, L'ETUDE DE LA RESISTANCE A LA PROPAGATION DE FISSURE SUR DES EPROUVETTES CT PERMET D'ACCEDER A DES VALEURS K#R FIABLES SEULEMENT POUR DES EPROUVETTES DE TAILLE W40 MM, DANS LE DOMAINE DE CROISSANCE SOUS CRITIQUE DE FISSURE
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LES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE CERAMIQUE RENFORCEE PAR DES FIBRES CONTINUES SONT DEVELOPPES POUR DES APPLICATIONS THERMOSTRUCTURALES. L'ETUDE DU COMPORTEMENT MECANIQUE VISE D'UNE PART A PROPOSER DES METHODES FIABLES DE DETERMINATION DES PARAMETRES MICROMECANIQUES QUI PERMETTENT L'EVALUATION DES DIFFERENTES NUANCES DU MATERIAU AU COURS DE SA PHASE DE DEVELOPPEMENT. D'AUTRE PART, ELLE A POUR OBJET LA COMPREHENSION DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT OU DE RUPTURE EN RELATION AVEC LA SOLLICITATION MECANIQUE. DANS CE MEMOIRE, NOUS AVONS PROCEDE PAR DES ESSAIS QUASI-STATIQUES EN TRACTION UNIAXIALE COUPLES A LA TECHNIQUE D'EMISSION ACOUSTIQUE POUR IDENTIFIER LES MICROMECANISMES D'ENDOMMAGEMENT ET LEUR SEQUENCE DE DECLENCHEMENT EN FONCTION DE LA CONTRAINTE DANS LE CAS DES MATERIAUX SIC-MAS.L UNIDIRECTIONNEL ET BIDIRECTIONNEL A PLIS CROISES. LE DEVELOPPEMENT DE L'ENDOMMAGEMENT A ETE EVALUE PAR LE NOMBRE DE FISSURES MATRICIELLES TRANSVERSES DANS LES PLIS LONGITUDINAUX ET CORRELE A LA DECROISSANCE DU MODULE D'ELASTICITE LONGITUDINAL. ENSUITE, DANS LE CAS DU COMPOSITE UNIDIRECTIONNEL, L'ANALYSE DE CETTE MULTIFISSURATION A PERMIS L'ESTIMATION DES PARAMETRES MICROMECANIQUES QUI DETERMINENT LE SEUIL D'ENDOMMAGEMENT DU MATERIAU ET SON EVOLUTION SOUS SOLLICITATION MECANIQUE. EN FATIGUE STATIQUE, L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT DANS LE COMPOSITE SIC-MAS.L (0/90), SUGGERE UNE SENSIBILITE DE LA MATRICE MAS.L A LA CORROSION SOUS-CONTRAINTE. LA COMPARAISON DE L'EVOLUTION DES PROPRIETES MECANIQUES AU COURS DES ESSAIS DE FATIGUE DYNAMIQUE A 1 HZ ET 10 HZ INDIQUE QUE L'EFFET DE FATIGUE DYNAMIQUE DANS CE COMPOSITE DEPEND PEU DE LA DUREE DE L'ESSAI. IL SERAIT PLUTOT DU A UNE MODIFICATION PROGRESSIVE DES PROPRIETES INTERFACIALES AU COURS DU CYCLAGE. DANS LE CAS DES MATERIAUX SIC-SIC 2D STANDARD, L'ETUDE DE LA RESISTANCE A LA PROPAGATION DE FISSURE SUR DES EPROUVETTES CT PERMET D'ACCEDER A DES VALEURS K#R FIABLES SEULEMENT POUR DES EPROUVETTES DE TAILLE W40 MM, DANS LE DOMAINE DE CROISSANCE SOUS CRITIQUE DE FISSURE
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DANS CE MEMOIRE NOUS PROPOSONS UNE ETUDE DE LA RESISTANCE A LA PROPAGATION DE FISSURE DE DEUX NUANCES DE MATERIAUX COMPOSITES CERAMIQUES A FIBRES SIC/C/SIC, A PARTIR DE LONGUEURS PHYSIQUES DE FISSURE. DANS CE BUT, UNE METHODE DE MARQUAGE DU FRONT DE FISSURE DANS LE VOLUME DES EPROUVETTES EST EPROUVEE SUR DES MATERIAUX C-SIC 2D. LES INFLUENCES DE DIFFERENTS PARAMETRES EXPERIMENTAUX (TYPE D'ESSAI ET DIMENSIONS D'EPROUVETTES) SUR LES COURBES DE RESISTANCE R SONT ETUDIEES. NOUS MONTRONS QUE LES ALLURES ET LES VALEURS DE COURBES K#R OBTENUES SUR DES EPROUVETTES DE FLEXION TROIS POINTS OU DE TRACTION COMPACTE DE PETITE TAILLE SURESTIMENT LE COMPORTEMENT DE CES MATERIAUX VIS-A-VIS DE LA PROPAGATION DE FISSURE. POUR UNE EPAISSEUR D'EPROUVETTE DONNEE, UNE TAILLE MINIMALE DE LIGAMENT EST NECESSAIRE POUR REALISER DES MESURES K#R FIABLES
Author: Moussa Gomina Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 171
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ON A ETUDIE LE COMPORTEMENT A LA RUPTURE DE COMPOSITES CERAMIQUES A FIBRES C-SIC ET SIC-SIC POUR LES TROIS ORIENTATIONS PRINCIPALES, ET ON A UTILISE LES MODELES PROPOSES DANS LA LITTERATURE POUR TENIR COMPTE DES PERTURBATIONS INDUITES PAR LES DEFORMATIONS NON-ELASTIQUES DE CES MATERIAUX. LES RESULTATS OBTENUS INDIQUENT QUE CES MODELES SONT EFFECTIVEMENT VALIDES LORSQUE LA PROPAGATION DE FISSURE DANS LE MATERIAU SE FAIT SANS PONTAGE DE LA FISSURE PRINCIPALE PAR LES FIBRES (CAS DE C-SIC). CE TRAVAIL MET EN AVANT L'IMPORTANCE DES MECANISMES DE RUPTURE NON-LINEAIRE (MICROFISSURATIONS, DEVIATIONS DE FISSURE, DECHAUSSEMENT DE FIBRES, RUPTURE ET SORTIE DE FIBRES DE LA MATRICE) DANS L'ENERGIE TOTALE CONSOMMEE, AINSI QUE L'ORIENTATION DE LA FISSURE INITIALE PAR RAPPORT A LA GEOMETRIE DU RENFORT FIBREUX
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LES TRAVAUX DE RECHERCHE ONT CONSISTE EN L'ETUDE DES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT ET DE RUPTURE DES MATERIAUX COMPOSITES A FIBRE ET A MATRICE CERAMIQUE. CES MATERIAUX, ELABORES PAR LA SOCIETE EUROPEENNE DE PROPULSION, SONT CONSTITUES D'UNE MATRICE DE CARBURE DE SILICIUM ET D'UNE STRUCTURE FIBREUSE, SOIT DE CARBONE (COMPOSITE C/SIC), SOIT DE CARBURE DE SILICIUM (COMPOSITE SIC (NICALON)-SIC). SUR LE PLAN MACROSCOPIQUE, L'ETUDE DU COMPORTEMENT A LA RUPTURE DES DEUX MATERIAUX S'APPUIE LARGEMENT SUR LA TECHNIQUE DES COURBES DE RESISTANCE A LA PROPAGATION DE FISSURE (COURBE R). L'ETUDE EXPERIMENTALE PERMET, D'UNE PART LA CARACTERISATION THERMOMECANIQUE DU COMPORTEMENT DE CES MATERIAUX SOUS DIVERSES CONDITIONS DE TRAITEMENTS CHIMIQUES ET THERMIQUES. D'AUTRE PART, AU VU DES RESULTATS PRECEDENTS, LA VALIDITE DES COURBES R EST DISCUTEE. CETTE ANALYSE EST COMPLETEE PAR UNE CARACTERISATION FINE DE LA FISSURE PAR RADIOGRAPHIE X ET MARQUAGE THERMIQUE. DANS LE COMPOSITE SIC/SIC, LA ZONE ENDOMMAGEE, CONSTITUEE PRINCIPALEMENT D'UNE FISSURE MATRICIELLE PONTEE PAR DES FIBRES, EST LE SIEGE DE L'ABSORPTION D'ENERGIE PAR FROTTEMENT FIBRES-MATRICE, ET LE PHENOMENE D'EXTRACTION DE FIBRES EST A L'ORIGINE DU COMPORTEMENT NON FRAGILE. LA MODELISATION THEORIQUE DE CE PHENOMENE CONDUIT A LA DETERMINATION DES DISTRIBUTIONS DE LONGUEURS EXTRAITES QUI, RELIEES A L'ANALYSE MORPHOLOGIQUE DES FACIES DE RUPTURE, PERMET DE CONCLURE SUR LE TRANSFERT DE CHARGE FIBRE-MATRICE. UNE EBAUCHE DU CALCUL DES DIFFERENTS TERMES ENERGETIQUES CONFIRME LA PART IMPORTANTE DU MECANISME D'EXTRACTION DE FIBRES. LES RESULTATS THEORIQUES SONT COMPARES A L'ETUDE EXPERIMENTALE AFIN DE PRECISER LE COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE DES MATERIAUX ET LES PARAMETRES MICROMECANIQUES QUI INTERVIENNENT
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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
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ON ETUDIE L'ACCROISSEMENT DE TENACITE DE CERAMIQUES RENFORCEES PAR DES FIBRES EN FONCTION DU MODE DE FABRICATION. LES COMPOSITES AL::(2)O::(3)/AL::(2)O::(3) ELABORES PAR IMPREGNATION D'UN FEUTRE DE FIBRES POLYCRISTALLINES PRESENTENT UNE FORTE POROSITE. LES AJOUTS DE DENSIFICATION PROVOQUENT LA RECRISTALLISATION DES FIBRES. LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES SONT GENERALEMENT FAIBLES. LA RESISTANCE A LA RUPTURE ET LA TENACITE DE L'ALUMINE SONT RESPECTIVEMENT DOUBLEE ET TRIPLEE AVEC DES AJOUTS DE TRICHITES DE SIC ET DE ZIRCONE YTTRIEE. LES COMPOSITES BIDIRECTIONNELS SIC/SIC, ELABORES PAR DEPOT CHIMIQUE EN PHASE VAPEUR, CONSOMMENT UNE QUANTITE IMPORTANTE D'ENERGIE DE FRACTURE PAR DECHAUSSEMENT DES FIBRES ET FISSURATION MULTIPLE DE LA MATRICE
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Une approche générale de l'endommagement des matériaux composites céramique-céramique à fibres est présentée. Des outils de modélisation du comportement jusqu'a rupture, sous chargements complexes, ont été mis en place et appliques aux deux composites étudies (sic-sic tisse et sic-masl stratifié), en tenant compte de la différence de comportement entre traction et compression (due a l'état des fissures, ouvertes ou fermées). Des essais de traction-compression a température ambiante ont été réalises sur ces deux composites, pour différents empilements. Pour le sic-sic tisse, un premier macro-modèle isotrope a montre ses limites dans la description des réseaux de fissures et des chargements complexes. Ainsi, il a été développé un modèle a endommagement anisotrope, qui inclue deux mécanismes de fissuration: le premier prend en compte les fissures perpendiculaires a la direction principale de chargement, le second les fissures perpendiculaires a la direction des fibres. La difficulté de ce modèle se situe dans son identification: les essais uni-axiaux ne sont pas suffisants. Une méthodologie d'identification, comportant un essai biaxial, a été mise en place. Cette loi de comportement a été incluse dans un logiciel permettant de simuler le comportement du matériau sous chargements complexes (comme par exemple un essai de pression interne sur tube), et d'en déterminer les valeurs a rupture. La comparaison avec des essais biaxiaux, réalises au LCTS bordeaux, a permis de vérifier le modèle qualitativement. Le sic-masl se présentant sous forme d'un stratifié, c'est la monocouche qui a été modélisée. Ce méso-modèle comprend trois variables scalaires d'endommagement. Une homogénéisation classique de type stratifie permet de retrouver le comportement global de tous les types d'empilements. L'identification et la vérification du modèle ont été effectuées à l'aide de plusieurs de ces empilements
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L'INFLUENCE DES PARAMETRES INTRINSEQUES DU MATERIAU SUR LA STATISTIQUE DE RUPTURE DES CERAMIQUES POLYCRISTALLINES EST ETUDIEE. NOUS AVONS DETERMINE LA DISTRIBUTION, A TEMPERATURE AMBIANTE, 1200C ET 1400C SOUS AIR, DES CONTRAINTES A LA RUPTURE DE DEUX NUANCES DE SIC DANS LE CADRE DE LA STATISTIQUE DE WEIBULL. LES DEFAUTS A L'ORIGINE DE LA RUPTURE ONT UN CARACTERE UNIQUE POUR CHAQUE NUANCE ET SONT TYPIQUES DU MODE D'ELABORATION. CELA A PERMIS UNE ETUDE METALLOGRAPHIQUE EN VUE D'UNE VERIFICATION DU MODELE DE TRUSTUM-JAYATILAKA. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT QU'IL EST NECESSAIRE DE TENIR COMPTE DES CONTRAINTES INTERNES D'ORIGINE THERMIQUE POUR ABOUTIR A UNE DESCRIPTION CORRECTE DE LA STATISTIQUE DE LA RUPTURE. CE POINT, ACQUIS AVEC DES MATERIAUX MONOPHASES, A DISTRIBUTION BIMODALE DE LA TAILLE DES DEFAUTS, DEVRAIT AVOIR UNE IMPORTANCE PARTICULIERE DANS LE CAS DE MATERIAUX COMPOSITES PARTICULAIRES
Author: MONSSEF.. DRISSI HABTI
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