Mise au point d'un essai de fatigue en flexion des matériaux composites PDF Download
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Book Description
Le développement des matériaux composites à renfort fibreux pour la réalisation des pièces travaillantes de haute sécurité, nécessite une caractérisation approfondie de leurs propriétés d'usage. En particulier, il est maintenant indispensable de connaître leur comportement en fatigue. Ce travail porte essentiellement sur la mise au point d'une machine originale de fatigue en flexion alternée. Cette machine est maintenant commercialisée et l'esai fait l'objet d'une procédure de normalisation. Une étude bibliographique précise les données actuelles sur la tenue en service de ces matériaux. Diverses applications sont alors envisagées pour la mise au point de suspensions automobiles pour des matériaux verre/epoxy ou carbone/epoxy.
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Le développement des matériaux composites à renfort fibreux pour la réalisation des pièces travaillantes de haute sécurité, nécessite une caractérisation approfondie de leurs propriétés d'usage. En particulier, il est maintenant indispensable de connaître leur comportement en fatigue. Ce travail porte essentiellement sur la mise au point d'une machine originale de fatigue en flexion alternée. Cette machine est maintenant commercialisée et l'esai fait l'objet d'une procédure de normalisation. Une étude bibliographique précise les données actuelles sur la tenue en service de ces matériaux. Diverses applications sont alors envisagées pour la mise au point de suspensions automobiles pour des matériaux verre/epoxy ou carbone/epoxy.
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Cette étude a pour but d'améliorer notre connaissance du comportement des matériaux composites sous contraintes complexes. Le travail porte, dans un premier temps, sur l'étude d'une machine capable de soumettre des lames parallélipipédiques en matériaux composites à des contraintes multiaxiales de type flexion-torsion. L'étude d'un outillage de flexion-torsion 3 points existant ayant révélé quelques insuffisances, on conçoit et réalise un outillage original permettant de faire des essais statiques ou de fatigue en flexion-torsion 4 points. Dans un deuxième temps, on présente les résultats d'essais obtenus sur deux types de matériaux, d'une part des composites unidirectionnels à fibre de verre longues et matrice époxy, d'autre part un composite à matrice thermoplaslltique PET et renfort de type mat de verre présentant une isotropie planaire. On montre, dans le premier cas des matériaux verre-époxy, que la rupture statique de ceux-ci est bien représentée par un critère de type TSAI-HILL et que les courbes isonombres de cycles à rupture en fatigue présentent une homothétie à ce critère. Dans le deuxième cas, c'est un critère de type VON MISES qui représente le mieux la rupture ce qui est, compte tenu de l'état de contrainte, parfaitement en accord avec l'isotropie planaire de notre matériau. Ce dernier résultat confirme la qualité des résultats obtenus grâce à notre nouvel outillage. Pour finir, on développe, dans le cas des unidirectionnels, un modèle de prévision de durée de vie en fatigue basé sur l'hypothèse d'un endommagement en flexion progressant dans l'épaisseur de l'éprouvette. On présente le résultat des simulations sous forme de courbes de Woehler. On cerne, avec l'aide de lois de cumul, les bases nécessaires à la construction d'un modèle d'endommagement.
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L'étude du comportement en flexion de composites unidirectionnels à matrice polypropylène renforcée de fibres de verre continues est utilisée comme critère de faisabilité de ces matériaux. L’élaboration a fait l'objet du développement d'un procédé de fabrication de composites à base de fils hybrides verre/polypropylène. Les cycles de mise en œuvre ont été optimisés en fonction de critères basés sur la microstructure et les propriétés élastiques des produits moulés. La caractérisation mécanique est axée sur la compréhension des modes de rupture sous sollicitation monotone. Les composites verre/polypropylène réalisés se caractérisent par des ruptures catastrophiques en compression sous sollicitation de flexion. Afin de s'affranchir des phénomènes de concentrations de contraintes dus aux appuis lors des essais de flexion trois points, un essai original de flexion par flambement post-critique a été développé. Cet essai, qui permet de générer une sollicitation de flexion pure, s'avère particulièrement adapté à la caractérisation de composite a matrice ductile. l'analyse détaillée du comportement en flexion induit a l'identification de deux mécanismes de dégradation: microflambage et glissement de fibres (essais de flexion trois points) et flambement/délaminage (essai de flexion par flambement. l'étude paramétrique des propriétés a rupture envisage l'influence de paramètres lies au matériau (matrice, microstructure, interface) et a la mise en œuvre (semi-produit verre/thermoplastique, tissu, conditions de moulage). une modélisation des mécanismes de dégradation, mettant l'accent sur la microstructure spécifique des composites verre/polypropylène induite par le procédé de transformation, est proposée
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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: BERNARD LORRAIN Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 216
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DES ESSAIS DE FATIGUE ONT ETE MENES A TEMPERATURE AMBIANTE SUR UN MATERIAU COMPOSITE A MATRICE CERAMIQUE (C-SIC) ORIGINELLEMENT FISSURE. UNE ACQUISITION A SEUIL A ETE MISE EN PLACE POUR RENDRE COMPTE DE L'EVOLUTION DE L'ENDOMMAGEMENT EN TEMPS REEL, AINSI QU'UNE PROCEDURE D'ESSAI SPECIFIQUE: MISE EN COMPRESSION POUR CALCULER LE MODULE INITIAL, FATIGUE UNI-AXIALE A DIVERS NIVEAUX DE TRACTION ET COMPRESSION, RUPTURE DES EPROUVETTES PAR ESSAI MONOTONE DE CHARGEMENT-DECHARGEMENT APRES FATIGUE POUR ESTIMER LA TENUE RESIDUELLE DU MATERIAU. LE COMPORTEMENT DU MATERIAU A ETE MODELISE EN STATIQUE A PARTIR D'ESSAIS DE CHARGEMENT-DECHARGEMENT. L'INFLUENCE DES FACTEURS MECANIQUES QUE SONT LE RAPPORT DE CONTRAINTE ET LE NIVEAU DE SOLLICITATION A ETE MISE EN EVIDENCE. LE MATERIAU A MONTRE UNE FORTE SENSIBILITE AUX CONTRAINTES DE COMPRESSION ELEVEES, LA DEGRADATION TOTALE APPARAISSANT RAPIDEMENT. L'EFFET DES FACTEURS CONSTITUTIFS DU MATERIAU TELS LE TISSAGE ET LA DENSITE AINSI QUE L'EFFET DE LA LONGUEUR DES EPROUVETTES ONT ETE ABORDES SOUS UN CHARGEMENT DE FATIGUE TYPE DETERMINE AU PREALABLE. LE COMPORTEMENT GLOBAL DU MATERIAU EST LE MEME POUR LES DIFFERENTES EPROUVETTES TESTEES. LE MATERIAU A UN COMPORTEMENT NON LINEAIRE LORS DE LA PREMIERE MISE EN CHARGE, CE QUI TRADUIT UNE EVOLUTION CONTINUE DE L'ENDOMMAGEMENT DU A LA FISSURATION MATRICIELLE. LA REPONSE DU MATERIAU DEVIENT LINEAIRE A LA DECHARGE ET DES DEFORMATIONS PERMANENTES FAIBLES SONT CONSTATEES. LES BOUCLES D'HYSTERESIS SONT ETROITES ET SYMETRIQUES, AUTORISANT LE CALCUL D'UN MODULE ELASTIQUE INSTANTANE QUI A ETE UTILISE COMME TRACEUR D'ENDOMMAGEMENT. LA STABILISATION DE CE MODULE SE FAIT RAPIDEMENT. EN EFFET LA MAJEURE PARTIE DE L'ENDOMMAGEMENT APPARAIT LORS DU PREMIER CYCLE ET EVOLUE TRES PEU PAR LA SUITE. L'EFFET DE LA FATIGUE TRANSPARAIT NEANMOINS SUR LES DEFORMATIONS PERMANENTES QUI AUGMENTENT DURANT L'ESSAI. LE MATERIAU REPREND LE MEME MODE D'ENDOMMAGEMENT PAR FISSURATION MATRICIELLE LORS DE L'ESSAI DE CHARGEMENT-DECHARGEMENT JUSQU'A RUPTURE.
Author: Publisher: ISBN: Category : Aeronautics Languages : en Pages : 816
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Lists citations with abstracts for aerospace related reports obtained from world wide sources and announces documents that have recently been entered into the NASA Scientific and Technical Information Database.
Author: Jean-Marie Berthelot Publisher: Springer ISBN: 9781461268031 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 0
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Mechanical engineering, an engineering discipline borne of the needs of the in dustrial revolution, is once again asked to do its substantial share in the call for industrial renewal. The general call is urgent as we face profound issues of produc tivity and competitiveness that require engineering solutions, among others. The Mechanical Engineering Series features graduate texts and research monographs intended to address the need for information in contemporary areas of mechanical engineering. The series is conceived as a comprehensive one that covers a broad range of concentrations important to mechanical engineering graduate education and re search. We are fortunate to have a distinguished roster of consulting editors on the advisory board, each an expert in one of the areas of concentration. The names of the consulting editors are listed on the next page of this volume. The areas of concentration are applied mechanics, biomechanics, computational mechan ics, dynamic systems and control, energetics, mechanics of materials, processing, thermal science, and tribology.
Author: G. Pluvinage Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9401008809 Category : Science Languages : en Pages : 361
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As Directors of this NATO Workshop, we welcome this opportunity to record formally our thanks to the NATO Scientific Affairs Division for making our meeting possible through generous financial support and encouragement. This meeting has two purposes: the first obvious one because we have collected scientists from East, far East and west to discuss new development in the field of fracture mechanics: the notch fracture mechanics. The second is less obvious but perhaps in longer term more important that is the building of bridges between scientists in the frame of a network called Without Walls Institute on Notch Effects in Fatigue and Fracture". Physical perception of notch effects is not so easy to understand as the presence of a geometrical discontinuity as a worst effect than the simple reduction of cross section. Notch effects in fatigue and fracture is characterised by the following fundamental fact: it is not the maximum local stress or stress which governs the phenomena of fatigue and fracture. The physic shows that a process volume is needed probably to store the necessary energy for starting and propagating the phenomenon. This is a rupture of the traditional "strength of material" school which always give the prior importance of the local maximum stress. This concept of process volume was strongly affirmed during this workshop.
Author: Jean-Jacques Reymann
Author: Jean-Jacques Reymann
Author: Thierry Millot
Author: 
Author: Olivier Pelissou
Author: Patrice Fournier
Author: BERNARD LORRAIN
Author: 
Author: Jean-Marie Berthelot
Author: 
Author: G. Pluvinage