Analyse des réparations des matériaux composites : mise en œuvre d'un procédé pas infiltration et étude du comportement mécanique

par Mathieu Hautier

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Philippe Olivier.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Ces travaux ont pour objectif de proposer une réparation de mise en œuvre simple et adaptée au défaut sur matériaux composites de type " impact faible énergie " très courant au sein des structures aéronautiques. Une méthode d'infiltration de résine dans le dommage est proposée. Après une étude analytique du principe, un banc d'essai a été réalisé pour valider la capacité d'infiltration évaluée notamment par CND. Dans un deuxième temps, une démarche globale (numérique et expérimentale) de validation mécanique des réparations composites est mise en place. Des essais classiques et plus originaux sont proposés pour l'analyse de la ténacité de l'interface réparée à l'échelle du matériau (DCB, ENF, Traction rainurée) puis à une échelle représentative de structure (CAI, re-poinçonnement).

  • Titre traduit

    Analysis of composite repairs : development of an infiltration based repair and study of the mechanical behaviour


  • Résumé

    "Conventional" or certified repair procedures for composite structures (i. E. Patches) are usually time-consuming, performed by highly qualified staff and seem immoderate regarding the most common damage found in aeronautics due to low energy impact. A cost-effective and simple repair method based on liquid resin infiltration in the induced crack net is proposed. An analytical model based on damage geometry and physical chemistry properties, is developed to verify the resin infiltration capabilities. An experimental protocol has been developed to identify those properties with conditions similar to the infiltration process (roughness, temperature,. . . ). An experimental set up has been manufactured and different configurations (injection pressure level, infiltration resin toughness. . . ) are studied. Non destructive testing, like ultrasonic inspection, combined to micrographic inspection show good experimental infiltration capabilities. To initiate the validation procedure of this repair, the second part of this work deals with the mechanical behaviour and strength of the repair with experimental tests campaign. Numerical models are used for analysis and understanding. Two different scales are considered at interface (material) and structural level. Fracture Mechanics tests are performed with classical tests such as DCB or ENF, and a new original one, Tensile Flexure test on Notched Specimen (TFNS test), to characterize and identify the repaired interface properties. For their severity regarding composite materials behaviour, both CAI and re-indentation (in-plane and out-of-plane solicitation representative of real loading conditions) were performed on repaired samples. Those complementary tests show that this infiltration repair method restores mechanical properties when proper toughened resins are used.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (viii-203 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-203

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010 TOU3 0232
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