Caractérisation du comportement en fluage de matériaux composites carbonne/expoxy : Etude de l'endommagement

par Olivier Ceysson

Thèse de doctorat en Sciences. Matériaux macromolécuaires et composites

Sous la direction de Léo Vincent.

Soutenue en 1996

à l'Ecully; Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    Les materiaux composites de type fibres longues de carbone/matrice polymere (cfrp) possedent d'excellentes caracteristiques mecaniques specifiques (rapport performance/poids) qui ont conduit, ces dernieres annees, a leur utilisation dans un nombre croissant de structures travaillantes, notamment pour des applications aeronautiques. Cependant, si generalement, l'industrie considere ces composites comme potentiellement interessants, la meconnaissance de leur durabilite rend leur emploi souvent limite. En effet, la conception de structures composites necessite le plus souvent la prise en compte du comportement a long terme sous divers types de sollicitations generes simultanement par les chargements mecaniques et l'environnement. Ce travail de these est base, d'une part, sur le developpement d'un moyen experimental de carcterisation en fluage, et, d'autre part, sur la mise au point d'une methodologie permettant la caracterisation et la modelisation du comportement a long terme sous charge constante de structures composites soumises aux effets du vieillissement (temperature et humidite). Les materiaux composites etudies etant complexes (matrice polyepoxyde modifiee par un tp), une attention toute particuliere est accordee a leur microstructure (etat de reticulation et morphologie). Des relations microstructures-proprietes ont ainsi pu etre etablies. Des tests de caracterisation hygro-thermo-mecanique des materiaux ont ete conduits. Ces essais permettent notamment de preciser les temperatures caracteristiques de nos cfrp, d'etudier l'effet de l'eau sur leurs proprietes thermo-mecaniques et de determiner leurs proprietes mecaniques a rupture pour les diverses conditions environnementales (temperature et humidite). Ces dernieres permettent, entre autre, de fixer le niveau de contrainte a appliquer lors des essais de fluage. Puis, une approche qualitative du comportement en fluage a permis de mettre en evidence les principaux parametres influencant la tenue a long terme des cfrp. Parallelement, nous avons etudies les divers mecanismes de degradation qui conduisent a la ruine du materiau. Cette etude a ete effectuee a differentes echelles, grace a l'utilisation de nombreuses techniques experimentales complementaires : a l'echelle macromoleculaire, grace a l'utilisation de la spectrometrie mecanique, et de l'echelle microscopique a macroscopique, le suivi in-situ de l'endommagement (au sens de creation du surface) a ete realise par emission acoustique et par une technique nouvelle, developpee au cours de cette etude, basee sur des mesures de proprietes electriques. Dans la derniere partie, une approche quantitative a permis une modelisation phenomenoloqique et ainsi une prevision du comportement a long terme sous charge constante des cfrp.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (201 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 235 réf.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T1661
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