Etude experimentale et theorique du comportement viscoelastique non-lineaire des materiaux composites. (modele unifie long terme - court terme et influence du vieillissement thermique. )

par SERGE GRAINDORGE

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Physique

Sous la direction de Jacques Renard.

Soutenue en 1998

à l'EMP .

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  • Résumé

    Les materiaux composites a matrice organique sont utilises dans des applications structurales aeronautiques. C'est le cas du materiau etudie, le composite tisse carbone-epoxyde g939/m18. Les exigences de stabilite en service necessitent une connaissance fine du comportement du materiau et notamment de l'influence du vieillissement. L'objectif de ce travail de these est de caracteriser et de modeliser le comportement viscoelastique non-lineaire a court et a long terme de ce type de materiaux composites. L'etude est constituee de trois parties : - la premiere est consacree a l'etude theorique du phenomene de viscoelasticite. Dans un but d'application pratique, on s'oriente vers le developpement d'une modelisation conservant la forme de l'integrale de boltzmann, mais modifiee par l'introduction de parametres qui non-linearisent l'influence de la sollicitation. A partir du modele de schapery et du choix du conserver seulement trois des six parametres initiaux (dans le cas uniaxial), on propose une autre ecriture. Celle-ci permet d'etendre le domaine de validite du modele initial ; - la deuxieme est consacree a l'etude experimentale du materiau. On realise l'analyse structurale du tissu avec l'etude de l'influence des vieillissements thermique et hygrothermique, a travers des essais viscoelasticimetriques et gravimetriques. On realise ensuite la caracterisation du comportement mecanique du materiau a 20, 70 et 135c, a travers des essais de traction cyclee et de fluage-recouvrance. Ce comportement est viscoelastique non-lineaire en cisaillement (a l'etat non-endommage) ; - la troisieme partie concerne l'identification et la validation du modele propose. L'identification est effectuee a partir des essais de fluage-recouvrance. On valide ensuite cette identification et l'ecriture du modele proposee dans le cas de trajets de chargement plus complexes : traction cyclee et fluage multiple. Ces essais montrent l'interet d'une modelisation de type viscoelastique non-lineaire seule, sans ajout de composante plastique ou viscoplastique, dont la validite s'etablit pour une gamme importante de trajets de chargement et dans une large plage de temps.


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  • Détails : 200 P.
  • Annexes : 104 REF.

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