Approche micromecanique du comportement en fatigue d'un materiau composite a matrice aluminium renforce par fibres d'alumine

par ERIC LE PEN

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de DIDIER BAPTISTE.

Soutenue en 1999

à Paris, ENSAM .

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  • Résumé

    Dans le but de prevoir le comportement en fatigue de materiaux composites a matrice metallique, une approche micromecanique de type mori&tanaka a ete developpee. La microstructure est definie precisement par observations fines et analyse d'images : on distingue dans le cas general une matrice ductile ainsi que des particules ou des fibres distribuees en familles d'orientations. D'autre part la mise en place de moyens d'essais de fatigue sur mini-eprouvettes permet d'identifier les mecanismes d'endommagement au cours des cycles. Les parametres d'ecrouissage de la matrice sont egalement determines experimentalement et permettent d'alimenter le modele micromecanique. Ce modele est fonde sur une theorie en champs de contraintes et deformations moyennes pour chaque constituant. Le chargement est impose de maniere incrementale et le passage micro-macro s'effectue par l'intermediaire des modules tangents. On peut ainsi reproduire des trajets de chargement complexes incluant des decharges. Le comportement global du composite est alors regit par les caracteristiques mecaniques et geometriques a l'echelle locale. Les equations de plasticite sont resolues dans la matrice et satisfont une loi d'ecrouissage phenomenologique faisant intervenir les variables internes. Il est possible de rendre compte des phenomenes d'adoucissement ou de durcissement cyclique. Dans le cas d'un composite a matrice aluminium as7g03 renforce par fibres d'alumine et elabore en squeeze-casting le modele prevoit des reponses en fatigue oligocyclique proches de l'experience. Pour prevoir le comportement a plus grand nombre de cycles, les phenomenes d'endommagement tels qu'observes experimentalement au meb ont ete integres. L'evolution statistique de la population de fibres combinee aux phenomenes de fermeture et re-ouverture, permet finalement de prevoir le comportement global du composite au cours des cycles.


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  • Détails : 151 p.

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