Contribution à l'étude de la propagation de coupure en fatigue dans les revêtements composites tissés minces

par Matthieu Bizeul

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Jean-Jacques Barrau et de Christophe Bouvet.

Soutenue en 2009

à Toulouse, ISAE .

mots clés

• Structures composites tissées
• Propagation de fissure en fatigue
• Stratifiés
• Éléments finis, Méthode des
• Durée de vie (ingénierie)

Résumé

Les pales d'hélicoptères sont des structures composites sandwichs soumises à des sollicitations de fatigue et qui présentent des peaux relativement minces. L'apparition en service d'une fissure dans l'épaisseur du revêtement, dénommée coupure, reste plausible. L'objectif de cette étude est de caractériser la propagation de coupure en fatigue dans des stratifiés minces à base de plis de tissus de fibres de verre et de résine époxy. Un protocole d'essais original est développé afin de se rapprocher des modes de sollicitations de ce type de structures. Une importante campagne expérimentale est menée et permet d'évaluer des niveaux de vitesse de propagation dans différents stratifiés. La propagation est notamment reliée par des observations microscopiques, aux mécanismes d'endommagement propres aux tissus. L'importance de la durée d'initiation sur les résultats expérimentaux est également soulignée. La modélisation éléments finis proposée repose sur une description de l'architecture du tissu et des comportements en fatigue propres à chacun de ses constituants. L'endommagement matriciel est introduit sous forme discrète par l'utilisation d'éléments de liaison entre les deux directions de renforts du tissu. Le comportement en fatigue des mèches de fibres est appréhendé à l'aide de courbes S-N. Les prévisions du modèle sont analysées au travers des niveaux de vitesse de propagation mesurés et des endommagements observés en pointe de coupure.

Titre traduit

Study of the fatigue crack growth in thin composite skins made of woven plies

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