Prise en compte du vieillissement et de la fatigue dans le dimensionnement de structures en matériaux composites

par Josserand Bassery

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Jacques Renard.

Soutenue en 2011

à Paris, ENMP .

  • Titre traduit

    Taking into account the aging and fatigue of composite materials in the design


  • Résumé

    L'objectif principal de cette étude est de prédire l'initiation du délaminage en fatigue dans un matériau composite en carbone/polysulfure de phénylène (PPS). Dans le domaine des transports comme l'aéronautique ou l'aérospatiale, de nombreuses applications sont réalisées en matériaux composites en raison de leur rapport résistance/masse volumique élevé. Les matrices thermoplastiques telles que le PPS témoignent d'un certain nombre d'avantages, tels que le recyclage, quand on les compare aux classiques résines thermodurcissables comme l'époxy. En effet, ce matériau peut présenter un taux de cristallinité et une température de transition vitreuse élevés et ainsi avoir de très bonnes propriétés thermomécaniques. Néanmoins avant de réaliser des pièces structurelles en composites thermoplastiques, une connaissance précise et globale du comportement mécanique est nécessaire aussi bien en statique, qu'en fatigue couplé au vieillissement. Plus particulièrement, au cours des essais de fatigue, lorsque le délaminage, défini comme le décollement entre couches adjacentes se produit, très souvent cela signifie une ruine rapide et totale de la structure. Ainsi, afin d'établir un critère capable de prévoir l'amorçage du délaminage, des essais de fatigue à différents niveaux de contraintes et des essais Arcan-Mines ont été réalisés. Cette étude présente une procédure d'évaluation de la résistance d'interfaces des matériaux composites soumis à des chargements cycliques. Enfin, nous proposons un critère fiable d'initiation au délaminage et sa validation pour le matériau étudié.


  • Résumé

    The main objective of this study is to predict initiation of delamination in carbon/polyphenylenesulfide (PPS) composite material during fatigue testing. In transportation engineering fields such as aeronautics or aerospace, composite materials have many applications because of their high strength/weight ratio. Thermoplastic matrix as PPS offer a number of advantages, like recycling, compared to conventional thermosetting resins such as epoxies. Because this material can exhibit a high crystallinity rate and high glass transition temperature. And so have very good thermomechanical properties. Nevertheless, before making structural parts in thermoplastics composites, an accurate and global knowledge of the mechanical behaviour is needed as well in static, in fatigue and aging effects. When during fatigue testing delamination, defined as the debonding between two adjacent layers occurs, very often that means a rapid and detrimental failure for the structure. Therefore, in order to establish a criterion able to predict delamination onset, fatigue tests at different stress levels and Arcan-Mines tests have been performed. This study presents a procedure to evaluate the interface strength of laminated composites when submitted to fatigue loadings. Finally we propose a reliable delamination initiation criterion and its validation for the considered material.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (209 p.)
  • Annexes : Bibliographie p. 204-205

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 160.463 CCL TH 1293
  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 160.464 CCL TH 1293
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.