Approches analytique et expérimentale de l'endommagement par fatigue d'un composite carbone/epoxy

Analytical and experimental approaches of damage by fatigue of a carbon/epoxy composite

• Auteur / Autrice : Lotfi Toubal
• Direction : Moussa Karama
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fatigue

Composites

Rupture, Mécanique de la

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Mots clés libres

Loi de comportement

Fatigue

Endommagement

Rupture

Approche locale

Approche globale

Composite à matrice organique

Thermographie infrarouge

Limite d’endurance

Behaviour

Fatigue

Damage

Crack

Local approach

Global solution

Composite with organic matrix, infra-red thermography, Limit of endurance.

Résumé

Le phénomène de fatigue est aujourd'hui plus actuel que jamais car le concepteur ne peut plus se permettre d'appliquer à ses calculs un coefficient de sécurité généreux. Hier peu dangereux, le phénomène de fatigue devient ainsi un des principaux facteurs de dimensionnement. C'est ce qui explique l'intérêt croissant des industriels vis-à-vis de la recherche en fatigue. Ce travail a été financé par une allocation MNER dans le cadre d’un partenariat avec la Société Turbomeca-Bordes (groupe Snecma) pour étudier le comportement d’un composite (Tissu carbone/époxy) utilisé dans la confection des structures dans le domaine aéronautique. Pour anticiper l’apparition de problèmes de tenue mécanique et de durée de vie sur le matériau utilisé, plusieurs types d’essais ont été menés : en traction (instrumentée par des caméras CCD et par ESPI) pour déterminer les propriétés élastiques et à rupture du matériau, en fatigue (instrumentée par caméra infrarouge) pour déterminer un critère d’endommagement. L’ensemble des résultas issus des essais a été comparé à des simulations numériques ce qui a permis de juger de la validité des hypothèses retenues dans le cadre de cette recherche.

Fatigue failure is by far the most common type of failure in service loading of structural materials, including composites. The phenomenon of fatigue becomes thus one of the principal factors of dimensioning. It is what explains the interest of the industrialists with respect to research in fatigue. This work was financed by an allowance MNER. The origin of this study lies within the framework of an industrial agreement to study the behaviour of composite materials (carbon/epoxy) used in structural work in the field of aeronautics. In order to anticipate possible problems of mechanical resistance and life span on these materials, a series of static fatigue tests and finite element studies have been planned. In traction (instrumented by cameras CCD and ESPI) to determine the elastic properties and the stresses with rupture of material, in fatigue (instrumented by infra-red camera) to determine a criterion of damage. The whole of resulted resulting from the tests was compared with numerical simulations, they presents a good correlation, which made it possible to judge validity of the assumptions retained within the framework of this research.