Composites aluminium fibres de carbone obtenus par filage

par Philippe Breban

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Philippe Bompard.

Soutenue en 1990

à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris .

mots clés

• Composite à matrice métallique
• Modélisation micromécanique
• Endommagement
• Composites à fibres

Résumé

La plupart des composites à matrice métalliques étudiés à l'heure actuelle sont élaborés par trois technologies principales, dont le coût relativement élevé limite les domaines d'utilisation. Pour palier cet inconvénient, nous avons travaillé à mettre au point un procédé de cofilage en phase solide. L’évolution du procédé nous a permis de résoudre les problèmes d'imprégnation du renfort par la matrice. Dans le cadre de l'optimisation des étapes de fabrication, nous avons étudié l'influence des paramètres suivants sur le comportement et les mécanismes d'endommagement du matériau: longueur des fibres, orientation du renfort et fraction volumique locale. Pour cela nous avons développé une démarche de type micro-macro fondée sur la théorie d'inclusion équivalente d'Eshelby. Nous modélisons ainsi l'influence de la microstructure sur les caractéristiques élastiques, les coefficients de dilatation et la surface seuil d'écoulement. Des calculs par éléments finis sur cellules de base à trois phases complète cette approche. Nous regardons l'influence de la répartition des fibres sur le développement de la plasticité locale. Une configuration de fibres proches de leurs voisines a un rôle prépondérant sur la propagation de l'endommagement qui se produit en tête de fibre. Nous proposons un critère analytique d'initiation de cet endommagement qui prend en compte la distribution de fraction volumique locale dans le matériau. Les résultats sont comparés à des essais de traction dans l'enceinte du microscope électronique à balayage, ou nous pouvons suivre les différentes étapes du processus de rupture. L’outil analytique développé est intégré dans une démarche originale de détermination d'une statistique d'endommagement pour une structure. Nous pouvons, ainsi, donner localement la probabilité d'endommagement d'un volume de composite en fonction de l'observation de ses distributions de microstructure, et du chargement

Titre traduit

Coextruded graphite fibers aluminum metal matrix composites

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