Evaluation de la sensibilité au délaminage des matériaux composites stratifiés par des essais en mode I et en mode II PDF Download

Author: Jean-Pierre DUPRE
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Languages : fr
Pages : 300

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Author: YANN.. MEZIERE
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Languages : fr
Pages : 275

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CE TRAVAIL MET EN PLACE LES OUTILS EXPERIMENTAUX NECESSAIRES A L'ETUDE DE LA PROPAGATION DU DELAMINAGE DANS LES MATERIAUX COMPOSITES STRATIFIES. L'ETUDE EST REALISEE SUR UN MATERIAU THERMODURCISSABLE RENFORCE PAR DES FIBRES DE CARBONE T300/914 SOUS SOLLICITATIONS DE MODES PURS, I ET II, ET DE COMBINAISONS MIXTES (I/II). LES EFFETS LES PLUS PENALISANTS SUR LES VALEURS DES TAUX DE RESTITUTION D'ENERGIE SONT PRIS EN COMPTE : INTERFACE DE PROPAGATION, ETAT (NEUF OU VIEILLI EN ATMOSPHERE HUMIDE) ET TEMPERATURES CORRESPONDANT AU NIVEAU AUXQUELS LES MATERIAUX AERONAUTIQUES PEUVENT ETRE SOUMIS (55\C, AMBIANTE, + 70\C). LES TESTS DCB ET ENF, RESPECTIVEMENT DE MODE I ET II, ET LE TEST MIXTE MMB PERMETTENT CETTE ETUDE. LA MISE AU POINT ET L'ADAPTATION DE SYSTEMES D'ESSAIS, LES METHODOLOGIES DEVELOPPEES SONT PRESENTEES, DE MEME QUE LES METHODES D'ANALYSES ET DE DEPOUILLEMENT. L'ETUDE A FAIT APPARAITRE UNE INTERFACE DE PROPAGATION CRITIQUE POUR LE MATERIAU QUI EST UTILISE DANS TOUTE L'ETUDE. L'ETAT DU MATERIAU ET LA TEMPERATURE ONT EGALEMENT UNE INFLUENCE SUR LE COMPORTEMENT DU DELAMINAGE. LES LIEUX DE PROPAGATION DU DELAMINAGE SONT DIFFERENTS SUIVANT L'ETAT DU MATERIAU. DEUX CRITERES DE NON-PROPAGATION SONT DETERMINES POUR LES CAS DES CHARGEMENTS QUASI-STATIQUE ET CYCLIQUE. ILS PRENNENT EN COMPTE LES PARAMETRES CRITIQUES DETERMINES PRECEDEMMENT. TROIS PARTITIONS MODALES SONT CONSIDEREES (75%, 50%, 25% DE MODE I) POUR LES CHARGEMENTS QUASI-STATIQUES, MAIS SEULEMENT UNE (50% DE MODE I) POUR LES ESSAIS DE SOLLICITATIONS CYCLIQUES. CES DERNIERS ESSAIS ONT MONTRE L'EXISTENCE D'UN SEUIL DE NON-PROPAGATION EN MODE II ET MIXTE (I+II), MAIS CE SEUIL N'A PAS ETE MIS EN EVIDENCE POUR LE MODE I. IL EST CEPENDANT POSSIBLE D'ETABLIR UN CRITERE DE NON-PROPAGATION SOUS CHARGEMENT QUASI-STATIQUE ET CYCLIQUE PRENANT EN COMPTE LES EFFETS DE L'ENVIRONNEMENT LES PLUS PENALISANT.

Author: Richard Langlois
Publisher: Bibliothèque nationale du Canada
ISBN: 9780315581852
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Languages : fr
Pages : 104

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Author: Nourredine Boudjemaa
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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.

Author: Peter Davies
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Languages : fr
Pages : 190

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La bonne résistance au délaminage de matériaux composites à matrice thermoplastique (AS 4/PEEK/AS 4/PPS et AS 4/PES) par rapport à des composites à matrice époxyde (T 300/914 et IM 6/6376) est mise en évidence dans cette étude. L'influence du mode de sollicitation sur la mécanique et les mécanismes de la rupture est tout d'abord considérée. Les résultats des essais de type mode I et mode II, statique et fatigue, mode mixte et mode III sont présentés. Dans le cas du mode II, l'emploi de quatre configurations d'éprouvette a permis une meilleure compréhension de cet essai. L'influence de la température et de la vitesse de sollicitation a ensuite été étudiée. Enfin, l'influence de la structure semi-cristalline dans les composites à matrice PEEK et PPS est analysée. Ces différents points aboutissent à une discussion critique de l' applicabilité des essais de délaminage aux matériaux à matrice thermoplastique.

Author: Yves Prel
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Languages : fr
Pages : 54

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Cette étude à pour objet de décrire, à température ambiante et à 80°C, deux aspects importants (l’amorçage et la propagation) de la rupture en cisaillement interlaminaire mode II d’un matériau composite verre-époxy unidirectionnel, sous sollicitation de flexion encastrée statique et cyclique, en présence de deux types de défauts : défauts diffus (porosités) et défauts plans macroscopiques situés dans la mi-épaisseur. L’étude sur éprouvettes poreuses sur l’évolution de la contrainte de rupture et de la limite d’endurance à l’amorçage, en fonction de VV, a montré la difficulté d’établir très précisément des relations entre les paramètres étudiés et le taux de vide VV . En fatigue, l’amorçage s’effectue dans l’encastrement et se propage vers le point de sollicitation. D’où la nécessité de caractériser la rupture en mode II avec une éprouvette de flexion encastrée qui comporte un défaut émergeant de l’encastrement. L’étude sur éprouvettes comportant des défauts plans macroscopies a donc consisté à développer un essai de mode II (éprouvette CBEN). Elle a également été conduite sur d’autres types d’éprouvettes (ENF et ENCB) qui comportent une fissure débouchante sous le point de chargement, permettant ainsi une comparaison. L’analyse comparative, théorique (calculs par éléments finis et par modèles analytiques) et expérimentale (loi expérimentale de la compliance et étude des champs de déformation en tête de fissure avec des jauges de déformation) des trois éprouvettes a montré que les résultats obtenus tant par les essais statiques (détermination de GIIc) par les essais d’endurance à l’amorçage (courbes d’endurance GII max –Log N) que par les essais de fissuration (loi de propagation) traduisent véritablement le comportement du matériau en délaminage mode II.

Author: Pongtorn Prombut
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Languages : fr
Pages : 318

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L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie permettant d'établir un critère de propagation du délaminage pour des stratifiés composites multidirectionnels (MD). Une stratégie d'essais a été mise en place afin d'évaluer la résistance au délaminage de l'interface de type θ°/0° en modes mixtes I+II sans faire l'essai en mode I pur. Ce dernier a été évité car un problème de changement de plan du délaminage a été anticipé. Deux séquences d'empilement MD, symétrique et asymétrique, avec une interface de délaminage de 45°/0° ont été déterminées à l'aide de la théorie classique des stratifiés et de simulations par éléments finis. Puis, la caractérisation du délaminage a été effectuée pour un composite carbone-époxy T700/M21 aux interfaces 0°/0° (UD) et 45°/0° (MD). La procédure utilisée pour la détermination des séquences MD s'est traduite par des comportements convenables des éprouvettes sous l'essai de délaminage. Ensuite, l'exploitation des essais a été réalisé selon trois approches: expérimentale, analytique, et numérique. La méthode de la complaisance expérimentale s'est révélée la plus adaptée pour la détermination de la résistance au délaminage (GC). Le calcul de la répartition des modes de délaminage a été assuré par simulation numérique de la propagation dans une « couche de résine » positionnée à l'interface. Enfin, la réponse à la rupture par délaminage a été représentée par un critère semi-empirique pour chaque interface. La comparaison des critères montre que les deux interfaces présentent une résistance comparable au délaminage en mode I pur tandis que l'interface 45°/0° est plus résistante au délaminage en modes mixtes I+II et en mode II pur.

Author: Hiba Ben Kahla
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Languages : fr
Pages : 0

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L'industrie aéronautique concentre ses efforts sur l'amélioration de la performance de ses avions, tout en réduisant leur poids et limitant l'impact environnemental. Une partie de cet objectif est assurée par l'utilisation des matériaux composites stratifiés à fibres longues. Les fissures matricielles, dans les plis où les fibres ont des orientations éloignées de la direction principale du chargement, sont le premier mode d'endommagement observable dans un stratifié. Tandis que ces fissures se propagent dans des tunnels et augmentent en nombre, deux proches fissures matricielles de deux plis voisins peuvent se croiser formant une enveloppe avec le bord libre. Des délaminations locales peuvent y être générées. L'évolution et l'interaction de ces deux modes d'endommagement ainsi que l'accumulation de l'endommagement sous des sollicitations spécifiques sont des informations cruciales pour bien comprendre les mécanismes et prévoir avec exactitude la dégradation des propriétés mécaniques du matériau endommagé. Ce mémoire aborde l'initiation et l'évolution des fissures matricielles et des délaminations inter-couches des matériaux stratifiés. Dans la première partie, des essais mécaniques en statique et en fatigue cyclique sont menés sur des stratifiés NCF ( Non Crimp Fabric) quasi-isotropes Epoxy/ fibres de carbone. L'objectif est de développer une méthodologie efficiente pour déterminer l'évolution de l'endommagement sous chargement cyclique tout en économisant le temps et le coût des tests et de la caractérisation. Un modèle simple basé sur la distribution de Weibull permet de prévoir la densité des fissures matricielles. Une partie des paramètres du modèle est déterminée par de simples tests quasi statiques et l'autre partie est déterminée grâce a un nombre limité des essais cycliques. Dans les régions où des fissures matricielles croisent le bord de l ́échantillon, des délaminations locales se sont créées à cause d'un état de contraintes élevées. L'effet des paramètres du chargement appliqué sur la longueur moyenne de délaminations inter-couches est caractérisé et lié ensuite à la perte de rigidité résultante. Dans la deuxième partie, la présence du délaminage local et son effet sur la rigidité du composite stratifié sont examinés à l'aide d'une analyse numérique par éléments finis. La simulation était réalisée en traction unidirectionnelle pour composites stratifiés avec des longueurs de délaminage différentes, afin d'étudier l'influence de la progression des délaminations sur l'ouverture moyenne des lèvres des fissures matricielles et la réduction de la rigidité axiale. Les derniers résultats sont utilisés pour simuler le comportement du composite dans le cas de flexion 4-points. La rigidité de flexion est considérablement réduite par les fissures matricielles accompagnées de délaminations. Une approche, basée sur le concept de la rigidité effective du pli endommagé est utilisée. La matrice de rigidité effective obtenue est alors une fonction de la densité des fissures matricielles dans les plis et de la longueur de délamination développée entre les plis du stratifié. La rigidité effective est utilisée pour déterminer la rigidité de flexion pour le stratifié endommagé. La courbature ainsi calculée est en bon accord avec celle obtenue par une modélisation 3D FEM dans le cas de la flexion 4-points ou il y a les deux modes d'endommagement.

Author: Benjamin Beckelynck
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Languages : fr
Pages : 116

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Ce mémoire présente une étude de la délamination dans des matériaux composites tissés taffetas. Des essais expérimentaux ont été réalisés afin de caractériser la délamination selon les modes purs I et II et pour plusieurs combinaisons des modes mixés I et II, respectivement avec des essais DCB, ENF et MMB de la mécanique de la rupture. Les standards ASTM ont été suivis. Deux stratifiés ont été testés, un [0/90]12 et un [45/-45]12, et leurs résultats sont comparés. Des modèles numériques ont été créés sur Abaqus afin de simuler les essais expérimentaux. La méthode de la zone cohésive a été utilisée dans des analyses statiques en utilisant le solveur Abaqus/Standard. Les résultats des modèles numériques sont comparés aux résultats expérimentaux et leur validité est discutée.

Author: Xiao-Jing Gong
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Languages : fr
Pages : 141

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L'objectif de cette étude est de caractériser le délaminage en mode mixte I plus II sous une sollicitation statique pour un composite stratifié Verre/ Epoxy, en appliquant la mécanique linéaire de la rupture. La grande différence entre les taux de restitution d'énergie critique à l'amorçage en mode I pur : GIc et en mode II pur : GIIc (plus de 12 fois) de ce composite permet d'augurer l'interaction de ces modes lors d'une rupture mode mixte. Ce travail est présenté en quatre parties : Introduction Etude bibliographique Etude expérimentale Conclusion générale. La partie bibliographique résume les travaux de la littérature dans le but d'éclairer cette étude et surtout de montrer la complexité actuelle d'établir par exemple un critère de délaminage en mode mixte. Cela permet de localiser notre étude. La partie expérimentale s'articule en trois chapitres. Le chapitre I décrit de façon générale le comportement mécanique du matériau. Afin d'éviter les répétitions, tous les moyens d'essais, aussi que le processus de calcul utilisant la méthode des éléments finis utilisés ont été décrits dans cette partie. Le chapitre II concerne la caractérisation du comportement en mode mixte I plus II en utilisant des stratifiés unidirectionnels (0 égal 00). Il s'agit d'abord, d'effectuer des essais statiques de délaminage en mode mixte I plus II par flexion proposés par la littérature, et ensuite, de développer des essais de flexion originaux permettant de balayer l'ensemble des évolutions du rapport modal : GII/GTC. L'éten¬due des mesures expérimentales concernant GTC = F (GII/GTC) conduit à une proposition d'un critère semi-empirique de délaminage en mode mixte I plus II. Une interprétation délicate des faciés de rupture a été entreprise en montrant rapidement la présence et la complexité de l'interaction de deux modes. Dans le but de contribuer aux prémices d'une proposition de normalisation d'un test dit de délaminage mode mixte, une réflexion systématique a été faite sur les techniques expérimentales utilisées, les méthodes analytiques et numériques employées afin de traiter les paramètres expérimentaux. Le chapitre III est consacré à l'étude de l'influence de la nature de la stratification multidirectionnelle sur la ténacité du matériau. Les essais couramment utilisés : DCB mode I, ENF mode II et MMF mode mixte I plus II ont été effectués sur des éprouvettes ayant des séquences symétriques dont la fissure se situe entre différents angles de renforcement. La mesure de la ténacité du composite ainsi réalisée présente une évolution en fonction du comportement global des stratifiés. Le calcul tridimensionnel par éléments finis confirme que l'existence des termes de couplage Ky/Kx et Kxy/Kx rendent le mode de délaminage plus complexe. Un modèle empirique a été proposé pour les essais de type DCB et de type MMF, dans le but de corréler la ténacité du composite unidirectionnel à celle mesurée sur les stratifiés multidirectionnels. La dernière partie de travail est consacrée à une conclusion générale.