ETUDE DE MECANISMES DE DELAMINAGE DES COMPOSITES CARBONE/EPOXY 0,90#S ET +, -#S PDF Download
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LES DEUX PREMIERES ETAPES DE LA RUINE D'UNE EPROUVETTE STRATIFIEE SOLLICITEE EN TRACTION, LA FRACTURATION TRANSVERSE DES PLIS ET LE DELAMINAGE SONT ANALYSEES EN TERMES DE SINGULARITES ET DE MECANIQUE DE LA RUPTURE FRAGILE. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EXPOSE LA METHODE D'HOMOGENEISATION DES MILIEUX PERIODIQUES, PUIS RAPPELLE LES RESULTATS DE LA THEORIE DES SINGULARITES OBTENUS PAR D. LEGUILLON ET E. SANCHEZ-PALENCIA (1987). LA SECONDE PARTIE CONCERNE L'ETUDE D'UN MECANISME DE DELAMINAGE INTERNE DANS LES COMPOSITES STRATIFIES CROISES SOUMIS A LA TRACTION PRESENTANT UN PHENOMENE DE FISSURATION TRANSVERSE. LES CRAQUELURES SONT SUPPOSEES INITIATRICES DE FISSURES LE LONG DE L'INTERFACE ENTRE COUCHES, PROVOQUANT UNE SOLUTION SINGULIERE EN POINTE DE FISSURE INTERFACIQUE. CE MECANISME EST ETUDIE DANS LE CADRE DE L'HOMOGENEISATION DES MILIEUX PERIODIQUES. LES FISSURES DEVIEES SE REFERMENT APRES S'ETRE PROPAGEES SUR UNE DISTANCE DE L'ORDRE DU TIERS DE L'EPAISSEUR DU PLI. LA TROISIEME PARTIE ETUDIE UN MECANISME D'AMORCAGE DU DELAMINAGE PAR EFFET DE BORD DANS LES STRATIFIES CROISES. DEUX MODELES DISTINCTS SONT PROPOSES: LE MODELE DE R.B. PIPES ET N.J. PAGANO (1970) ET UN MODELE ASYMPTOTIQUE DE PLAQUE STRATIFIEE EN TRACTION AVEC CORRECTEUR DE COUCHE LIMITE. DANS CES DEUX APPROCHES, LA SENSIBILITE DES MECANISMES D'AMORCAGE A L'EPAISSEUR DES COUCHES EST MOINS IMPORTANTE QUE CELLE OBSERVEE DANS LES EXPERIENCES. UNE TECHNIQUE ASYMPTOTIQUE FINE, AVEC PRESENCE DE DEFAUTS DE SURFACE, PERMET DE RETROUVER LES RESULTATS EXPERIMENTAUX
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LES DEUX PREMIERES ETAPES DE LA RUINE D'UNE EPROUVETTE STRATIFIEE SOLLICITEE EN TRACTION, LA FRACTURATION TRANSVERSE DES PLIS ET LE DELAMINAGE SONT ANALYSEES EN TERMES DE SINGULARITES ET DE MECANIQUE DE LA RUPTURE FRAGILE. LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EXPOSE LA METHODE D'HOMOGENEISATION DES MILIEUX PERIODIQUES, PUIS RAPPELLE LES RESULTATS DE LA THEORIE DES SINGULARITES OBTENUS PAR D. LEGUILLON ET E. SANCHEZ-PALENCIA (1987). LA SECONDE PARTIE CONCERNE L'ETUDE D'UN MECANISME DE DELAMINAGE INTERNE DANS LES COMPOSITES STRATIFIES CROISES SOUMIS A LA TRACTION PRESENTANT UN PHENOMENE DE FISSURATION TRANSVERSE. LES CRAQUELURES SONT SUPPOSEES INITIATRICES DE FISSURES LE LONG DE L'INTERFACE ENTRE COUCHES, PROVOQUANT UNE SOLUTION SINGULIERE EN POINTE DE FISSURE INTERFACIQUE. CE MECANISME EST ETUDIE DANS LE CADRE DE L'HOMOGENEISATION DES MILIEUX PERIODIQUES. LES FISSURES DEVIEES SE REFERMENT APRES S'ETRE PROPAGEES SUR UNE DISTANCE DE L'ORDRE DU TIERS DE L'EPAISSEUR DU PLI. LA TROISIEME PARTIE ETUDIE UN MECANISME D'AMORCAGE DU DELAMINAGE PAR EFFET DE BORD DANS LES STRATIFIES CROISES. DEUX MODELES DISTINCTS SONT PROPOSES: LE MODELE DE R.B. PIPES ET N.J. PAGANO (1970) ET UN MODELE ASYMPTOTIQUE DE PLAQUE STRATIFIEE EN TRACTION AVEC CORRECTEUR DE COUCHE LIMITE. DANS CES DEUX APPROCHES, LA SENSIBILITE DES MECANISMES D'AMORCAGE A L'EPAISSEUR DES COUCHES EST MOINS IMPORTANTE QUE CELLE OBSERVEE DANS LES EXPERIENCES. UNE TECHNIQUE ASYMPTOTIQUE FINE, AVEC PRESENCE DE DEFAUTS DE SURFACE, PERMET DE RETROUVER LES RESULTATS EXPERIMENTAUX
Author: Daniel Iliescu Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 218
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Le sujet de recherche proposé se présente comme une étude préliminaire à l’optimisation de l’usinage à sec des composites carbone/époxy. L’étude proposée traite de la compréhension des mécanismes d’endommagement des outils. Elle a pour but de déterminer les différents paramètres tribologiques de l’interface outil-pièce (efforts, température, frottement, rugosité) et de les confronter à l’usure des outils. Les opérations de coupe par enlèvement de matière génèrent des efforts et des gradients de température importants, d’où risques d’endommagements au niveau des surfaces usinées. Un dispositif d’étude basé sur l’observation expérimentale de la formation du copeau (caméra vidéo rapide, mesure des efforts, calcul de flux thermique, coefficient de frottement) et la simulation numérique par la méthode des éléments discrets sont ensuite misent en place. La caractérisation physico-chimique réalisée à l’aide de techniques complémentaires d’analyse de surface (MEB, profilométrie optique) a permis d’identifier les différents types d’endommagement de l’outil et du composite. Une étude spécifique du perçage des composites a permis de visualiser les dommages créés par un foret et, après analyse, de proposer un outil mieux adapté. Le délaminage des derniers plis du composite, provoqué par la pénétration du foret est considéré comme le défaut majeur. Un modèle mathématique a permis de prévoir l’effort de pénétration du foret. Ce modèle a été validé par une procédure expérimentale. Une relation liant l’effort de pénétration aux conditions de coupe et à l’usure du foret a été proposée. La synthèse de l’étude fait apparaître l’intérêt industriel du travail. L’approche basée sur la détermination des efforts de coupe à l’aide de simulations numériques par la méthode des éléments discrets a permis de corréler les mécanismes de formation du copeau et d’enlèvement de matière. La justesse des simulations numériques est conditionnée par la capacité de la modélisation à prédire des efforts de coupe et une morphologie du copeau en accord avec l’expérimentation. Les simulations numériques ont conduit à l’obtention d’une bonne corrélation entre les prédictions et les résultats expérimentaux.
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Cette étude aborde le problème du délaminage en choc des matériaux composites stratifiés, par la Mécanique de la Rupture. Résultats obtenus - Conception et réalisation d'un dispositif d'essai de délaminage à grande vitesse en mode d'ouverture. - Adaptation d'une nouvelle éprouvette S.P.E.(Simple Poutre Encastrés) pour les essais à grande vitesse. - Application du calcul par Eléments Finis (E.F.) pour confirmer les énergies d'amoçage expérimentales et montrer la validité des essais de délaminage en mode d'ouverture sur la nouvelle éprouvette SPE; -Détermination des énergies de rupture de délaminage dans deux gammes de vitesses de sollicitation : . faibles vitesses : 1, 10 et 500 mm/mn ; . grande vitesse (proche de celle d'un choc) : 3 m/s.et cela sur 12 couples fibre/résine : . 4 types de fibres : Verre unidirectionnel, Verre Tissu, Carbone unidirectionnel, Carbone Tissu ; .2 types de résines : Epoxy (B8), Epoxy + charges CTEN (B8+CTEN). - L'influence de la vitesse sur les propriétés mécaniques et les tenacités de la résine pure est aussi étudiée. - Un modèle micromécanique mettant en évidence l'influence de la vitesse sur les énergies de délaminage des matériaux composites stratifiés est avancé. - L'analyse des phénomènes mécaniques d'amoçage et de propagation du délaminage est appuyée par des observations sur microscope électronique à balayage.
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE D'ETUDIER EXPERIMENTALEMENT ET NUMERIQUEMENT LA PROPAGATION DU DELAMINAGE PAR FLAMBAGE LOCAL DE COMPOSITES A MATRICES ORGANIQUES (T300/914C ET AS4/PEEK). UNE ETUDE EXPERIMENTALE COMPARATIVE DE CES DEUX MATERIAUX ET DE DIFFERENTES SEQUENCES D'EMPILEMENT, A ETE REALISEE. ENSUITE, L'OBJECTIF DE L'ETUDE NUMERIQUE A ETE DE METTRE EN PLACE LES OUTILS NUMERIQUES NECESSAIRES A L'UTILISATION DE CRITERES DE MECANIQUE DE LA RUPTURE DANS LE BUT DE PREDIRE LA PROPAGATION DU DELAMINAGE. POUR CELA, DEUX ETUDES PRELIMINAIRES ONT ETE MENEES : - LA CARACTERISATION DE L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT DES DEUX MATERIAUX A ETE REALISEE EXPERIMENTALEMENT SUR DES EPROUVETTES DE TRACTION. PAR LA SUITE, UN MODELE THEORIQUE D'ENDOMMAGEMENT A ETE APPLIQUE A NOS RESULTATS ET A PERMIS DE MONTRER LES DIFFERENCES DE COMPORTEMENT ENTRE LES DEUX MATERIAUX. UNE COMPARAISON ENTRE LE COMPORTEMENT EXPERIMENTAL ET UN MODELE NUMERIQUE PARTICULIER FORMULE EN THEORIE DES GRANDS DEPLACEMENTS A ETE REALISEE SUR PLUSIEURS STRATIFICATIONS EN VUE D'UNE UTILISATION POUR L'ANALYSE NUMERIQUE DU DELAMINAGE PAR FLAMBAGE LOCAL. LE SUIVI DES ESSAIS EXPERIMENTAUX PAR EMISSION ACOUSTIQUE A ABOUTI A L'ETABLISSEMENT D'UN CRITERE ACOUSTIQUE DE SATURATION DE L'ENDOMMAGEMENT. - L'INFLUENCE DE L'ORIENTATION DES FIBRES A L'INTERFACE SUR LES VALEURS DE TAUX DE RESTITUTION D'ENERGIE CRITIQUE A ETE REALISEE EN MODE I (DCB) ET II (ENF) AFIN D'AFFINER L'UTILISATION DES CRITERES DE PROPAGATION DU DELAMINAGE. POUR CHAQUE ETUDE, LE SUIVI PAR EMISSION ACOUSTIQUE A PERMIS D'AFFINER LA DETECTION DE L'ENDOMMAGEMENT. CES DEUX ETUDES APPLIQUEES A L'ANALYSE DU DELAMINAGE PAR FLAMBAGE LOCAL, ONT CONTRIBUE A LA DETERMINATION NUMERIQUE DE LA DIRECTION ET DE L'EFFORT DE PROPAGATION DU DELAMINAGE. PAR LA SUITE, L'INTRODUCTION DE L'ENDOMMAGEMENT DES PLIS FLAMBES A PERMIS DE SIMULER L'APPARITION DE MACROFISSURES ET LA VARIATION DE LA DIRECTION DE PROPAGATION DU DELAMINAGE.
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"Cette thèse porte sur la problématique du délaminage des matériaux composites. Elle est constituée de deux parties distinctes: une étude expérimentale et le développement d'un modèle numérique.--Sommaire.
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LES PROBLEMES DE CONTROLE NON DESTRUCTIF DE STRUCTURES TRAVAILLANTES EN MATERIAUX COMPOSITES SONT UNE REALITE LARGEMENT RECONNUE. A CET EGARD, LE DEVELOPPEMENT DE TECHNIQUES DE SUIVI IN SITU DE L'ENDOMMAGEMENT DANS DES STRUCTURES EN SERVICE PRESENTE UN INTERET INDENIABLE, ET CE TANT POUR DES RAISONS DE COUT QUE DE FIABILITE. DANS LE CAS DE COMPOSITES A MATRICES ORGANIQUES ET FIBRES DE CARBONE (CFRP), L'UTILISATION DES PROPRIETES CONDUCTRICES DE LA FIBRE PEUT SE REVELER COMME UNE TECHNIQUE EFFICACE EN TERMES DE DETECTION DE L'ENDOMMAGEMENT. EN MODIFIANT LES CHEMINS DE CONDUCTION DANS LE MATERIAU, RUPTURES DES FIBRES, FISSURATIONS MATRICIELLES ET DELAMINAGES SONT EFFECTIVEMENT SUSCEPTIBLES D'ENGENDRER DES VARIATIONS DE PROPRIETES ELECTRIQUES CONSTITUANT ALORS UN INDICATEUR D'ENDOMMAGEMENT. L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST D'EVALUER LES POTENTIALITES DE CE TYPE DE TECHNIQUE POUR LE SUIVI DE L'ENDOMMAGEMENT LORS DE SOLLICITATIONS DE FLEXION MONOTONE ET DE FATIGUE. APRES UNE ETUDE APPROFONDIE DES MECANISMES DE CONDUCTION DANS LES STRATIFIES CARBONE/EPOXY, LES RESULTATS OBTENUS ONT PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE UNE TRES BONNE CORRELATION ENTRE LES PERTES DE RAIDEUR DU MATERIAU ET LES MODIFICATIONS DES PROPRIETES ELECTRIQUES DU COMPOSITE. DES MESURES EN COURANT CONTINU ONT MONTRE QU'IL EXISTAIT UNE RELATION DE LINEARITE ENTRE LES PERTES DE RAIDEUR DU CFRP ET LES VARIATIONS DE RESISTANCE ELECTRIQUE, LORSQUE L'ENDOMMAGEMENT SE MANIFESTE SOUS LA FORME DE RUPTURES DE FIBRES. CES ESSAIS ONT DE PLUS MONTRE LA TRES BONNE SENSIBILITE DE CETTE TECHNIQUE DANS LE CAS DE LA DETECTION D'ENDOMMAGEMENTS MICROSCOPIQUES. DES MESURES REALISEES EN COURANT ALTERNATIF ONT QUANT A ELLE PERMIS LA DETECTION DE DEGRADATIONS APPARAISSANT SOUS LA FORME DE FISSURATIONS MATRICIELLES ET DE DELAMINAGES.
Author: Luc R. LeBlanc Publisher: ISBN: 9781369663846 Category : Languages : fr Pages : 0
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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: ISABELLE.. DELISEE
Author: ISABELLE.. DELISEE
Author: M. Vançon
Author: A. Lemasçon
Author: Daniel Iliescu
Author: Nourredine Boudjemaa
Author: Frédéric Lachaud
Author: Benoit Landry
Author: 
Author: Jean-Christophe Abry
Author: Luc R. LeBlanc