Prévision de la durée de vie des composites à matrice céramique auto cicatrisante, en fatigue statique, à haute température (= 800°C)

par Olivier De Melo - Loseille (Loseille)

Thèse de doctorat en Mécanique et Ingénierie

Sous la direction de Jacques Lamon.

Le jury était composé de Marie-Christine Lafarie-Frenot, Pierre Ladevèze, Thierry Cutard, Laurent Guillaumat, Eric Martin, Michel Cataldi.

Les rapporteurs étaient Gilbert Fantozzi, Alain Vautrin.


  • Résumé

    La rupture différée d’un composite SiC/SiC a été étudiée en fatigue statique, sous air, aux températures intermédiaires (500°C-800°C). Les résultats expérimentaux (durée de vie, loi de comportement en traction, déformation) et les fractographies ont permis d’identifier les modes de rupture de fibre qui interviennent dans la rupture différée. Un modèle mécanique probabiliste multiéchelle a été développé pour simuler le comportement en fatigue et prévoir la durée de vie. La microstructure est décrite par des distributions statistiques identifiées à partir des résultats de l’étude fractographique. Des diagrammes d’endurance du composite en fatigue ont été calculés pour prévoir la durée de vie. Ces derniers confirment que la tenue du composite est dictée par les fils. La modélisation montre que la microstructure joue un rôle déterminant sur la durée de vie et sa variabilité. Des relations microstructures-propriétés sont établies. Le lien entre contrainte résiduelle et durée de vie est également examiné. Une approche fiabiliste sur les échantillons à information faible est menée à l’aide de l’inférence bayésienne. Les résultats concordent avec l’approche mécanique.

  • Titre traduit

    Prediction of lifetime in static fatigue, at high temperatures for ceramic matrix composites


  • Résumé

    Delayed failure of SiC/SiC woven composite is studied under static fatigue, in air, for intermediate temperatures (500°C – 800°C). Experimental results and fractographic examination are used to identify damage mechanisms. A multi-scale probabilistic facture based model is proposed to simulate damage kinetics in longitudinal tows. Microstructure is described with appropriate statistical distributions identified on fractographic investigations. Simulations demonstrate a significant effect of the microstructure on the lifetime of the tows. Microstructure – properties relations are established.


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