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Thèse soutenue

Délaminage des matériaux multicouches : phénomènes, modèles et critères

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Auteur / Autrice : Alberto Diaz Diaz
Direction : Jean-François Caron
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux et structures
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Marne-la-vallée, ENPC

Résumé

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Ce mémoire a pour objet l'étude du délaminage, dans les matériaux multicouches. Des essais, des modèles, des logiciels et des critères sont proposés pour l'appréhension du délaminage, dans les multicouches. Les essais sur des multicouches en carbone--époxy mettent en évidence un phénomène de glissement plastique d'interface -avant l'amorçage du délaminage et une valeur critique de glissement semble gouverner le délaminage en mode iii. Un effet d'épaisseur sur l'initiation de ce mode d'endommagement est remarqué. Deux modèles simplifiés, dits multiparticulaires,sont alors proposés pour l'évaluation des efforts d'interface responsables du délaminage et du glissement d'interface. Ces modèles prennent en compte la présence d'éventuels champs anélastiques dans les couches et aux interfaces. On applique ensuite les équations des modèles à un problème de traction d'un multicouche rectangulaire quelconque avec, sur chacune des couches, des conditions de bord quelconques. La programmation de ces équations a donné lieu à deux logiciels de calcul d'effet de bord. Les calculs prouvent l'absence de singularités pour nos modèles. Deux types d'analyse sont ensuite proposés pour l'étude du délaminage. L'une élastique fragile et l'autre, plastique fragile. La première consiste à adopter des critères empiriques en contrainte maximal et l'application de ces critères donne des résultats de très bonne qualité pour les matériaux testés. De plus, les critères rendent compte de l'effet d'épaisseur. Une analyse des taux de restitution d'énergie, permet de valider énergétiquement les critères en contrainte maximal. Le deuxième type d'analyse, consiste à calculer le glissement d'interface et proposer des critères de délaminage, en glissement et ceux-ci donnent aussi des résultats très précis. La comparaison des énergies dissipées par le délaminage, calculées par les deux analyses rend les critères quasi équivalents.