Mécanismes microstructuraux impliqués dans la fatigue des fibres thermoplastiques

par Christophe Le Clerc

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Anthony Roland Bunsell.

Soutenue en 2006

à Paris, ENMP .

  • Titre traduit

    Microstructural mechanism involved in thermoplastic fibres fatigue


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  • Résumé

    Les fibres thermoplastiques à hautes performances polyester et polyamide trouvent aujourd’hui des applications dans des domaines de plus en plus variées du textile technique : le renforcement de structure, les cordages, le géotextile… Les différents usages présentent des conditions mécaniques, thermiques et environnementales de plus en plus sévères. Au cours de ce travail, nous avons exploré différentes sollicitations mécaniques en particulier la fatigue et différentes températures dans une gamme de 20°C à 180°C comprenant la température de transition vitreuse. Cette étude est construite autour d’essais mécaniques sur fibre unitaire d’un diamètre de 18 à 27µm en traction, fluage et fatigue et des essais de fatigue sur mèche de fibres. La compréhension des mécanismes microstructuraux est passée par l’utilisation de nombreuses techniques d’observation (MEB, microscopie optique, coupe microtome), d’analyse de la microstructure (diffraction des rayons X aux grands angles et aux petits angles) et de caractérisation thermomécanique (DSC, DMTA). Le couplage des essais de fatigue et des observations aux différentes échelles a mis en évidence une évolution de l’organisation globale avec une meilleure orientation de la structure. Parallèlement, à cette amélioration paradoxale des propriétés, un endommagement local critique apparaît sous forme d’une fissure de fatigue caractéristique. Les paramètres mécaniques, et en particulier, la contrainte minimale du cycle ont été étudiés en corrélation avec les mécanismes de dissipation d’énergie observés lors de la sollicitation cyclique. Ce travail a aussi été l’occasion de déterminer des paramètres matériaux pertinents justifiant la localisation de la fissuration tels que les inclusions solides et la structure cœur / peau. La sollicitation cyclique au dessus de la température de transition vitreuse a fait apparaître un nouveau mode de fissuration en fatigue conduisant à un faciès original. Cette morphologie de rupture très particulière observée sur des monofilaments correspond à la morphologie souvent observée sur des fibres extraites de structures complexes soumises à des sollicitations cycliques.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (250 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie 110 réf.

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  • Cote : EMC LEC
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