Caractérisation micro-mécanique de l'interface fibre/matrice dans des composites verre/expoxy

Micro-mechanical characterization of the fibre/matrix interface in glass/epoxy composites

• Auteur / Autrice : Mohamed Kharrat
• Direction : Léo Vincent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Matériaux Mécanique-Physique (Ecully, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frottement

Tribologie (technologie)

Composites à fibres

Résumé

Dans le cadre de ce travail nous avons mene une etude micro-mecanique des proprietes de l'interface fibre/matrice dans des composites unidirectionnels verre/epoxy differant par le traitement d'ensimage de la fibre. Les proprietes de resistance de l'interface ont ete mesurees a l'aide du test de microindentation. Un traitement specifique des courbes charge/decharge a permis d'introduire la courbe d'indentation reduite donnant l'evolution de la charge d'indentation en fonction du deplacement de la surface de la fibre. La modelisation de cette courbe permet de remonter a une resistance interfaciale en cisaillement prenant en compte l'environnement local de la fibre. Les resultats obtenus ont ete relies aux proprietes thermo-mecaniques des ensimages. Nous nous sommes egalement interesses a l'etude du comportement tribologique de l'interface fibre/matrice mis en jeu dans les zones de decohesion suite a des solliciations cycliques. Ceci a ete possible a l'aide d'un dispositif experimental, que nous avons developpe, permettant de faire un effet loupe sur l'interface fibre/matrice en travaillant sur un massif de verre en contact avec un massif d'epoxy sous sollicitation tangentielle en petits debattements. Trois regimes de frottement par petits debattements relies a l'evolution des conditions de sollicitation au cours de l'essai ont ete identifies. L'analyse de ces regimes montre une augmentation du coefficient de frottement avec le nombre de cycles notamment du a des modifications microstructurales dans les couches superficielles d'epoxy. La visualisation in-situ du l'aire de contact, a travers l'echantillon de verre, a permis de degager les mecanismes d'endommagement. Dans le cas d'une interface verre nu/epoxy, la degradation du contact s'effectue majoritairement par fissuration de l'epoxy. La presence d'une interphase, suite au traitement d'ensimage du verre, favorise la formation d'un troisieme corps dont la nature et le comportement sont relies aux proprietes physico-chimiques de l'interphase. Les evolutions notees lors de l'essai de frottement par petits debattements presentent des analogies directes avec les resultats de l'essai de microindentation cyclique