Thèse soutenue

Rupture interlaminaire en mode mixte I+II du composite stratifié verre/époxy unidirectionnel et multidirectionnel
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Auteur / Autrice : Xiao-Jing Gong
Direction : Malk L. Benzeggagh
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique Appliquée, Acoustique et Matériaux
Date : Soutenance en 1992
Etablissement(s) : Compiègne
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Résumé

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L'objectif de cette étude est de caractériser le délaminage en mode mixte I plus II sous une sollicitation statique pour un composite stratifié verre époxy, en appliquant la mécanique linéaire de la rupture. La grande différence entre les taux de restitution d'énergie critique à l'amorçage en mode I pur : GIc et en mode II pur : GIIc (plus de 12 fois) de ce composite permet d'augurer l'interaction de ces modes lors d'une rupture mode mixte. Ce travail est présenté en quatre parties : - Introduction; - Etude bibliographique; - Etude expérimentale; - Conclusion générale. La partie bibliographique résume les travaux de la littérature dans le but d'éclairer cette étude et surtout de montrer la complexité actuelle d'établir par exemple un critère de délaminage en mode mixte. Cela permet de localiser notre étude. La partie expérimentale s'articule en trois chapitres. Le chapitre I décrit de façon générale le comportement mécanique du matériau. Afin d'éviter les répétitions, tous les moyens d'essais, aussi que le processus de calcul utilisant la méthode des éléments finis utilisés ont été décrits dans cette partie. Le chapitre II concerne la caractérisation du comportement en mode mixte I plus II en utilisant des stratifiés unidirectionnels (0 égal 00). Il s'agit d'abord, d'effectuer des essais statiques de délaminage en mode mixte I plus II par flexion proposés par la littérature, et ensuite, de développer des essais de flexion originaux permettant de balayer l'ensemble des évolutions du rapport modal : GII/GTC. L'étendue des mesures expérimentales concernant GTC = F (GII/GTC) conduit à une proposition d'un critère semi-empirique de délaminage en mode mixte I plus II. Une interprétation délicate des faciés de rupture a été entreprise en montrant rapidement la présence et la complexité de l'interaction de deux modes. Dans le but de contribuer aux prémices d'une proposition de normalisation d'un test dit de délaminage mode mixte, une réflexion systématique a été faite sur les techniques expérimentales utilisées, les méthodes analytiques et numériques employées afin de traiter les paramètres expérimentaux. Le chapitre III est consacré à l'étude de l'influence de la nature de la stratification multidirectionnelle sur la ténacité du matériau. Les essais couramment utilisés : DCB mode I, ENF mode II et MMF mode mixte I plus II ont été effectués sur des éprouvettes ayant des séquences symétriques dont la fissure se situe entre différents angles de renforcement. La mesure de la ténacité du composite ainsi réalisée présente une évolution en fonction du comportement global des stratifiés. Le calcul tridimensionnel par éléments finis confirme que l'existence des termes de couplage Ky/Kx et Kxy/Kx rendent le mode de délaminage plus complexe. Un modèle empirique a été proposé pour les essais de type DCB et de type MMF, dans le but de corréler la ténacité du composite unidirectionnel à celle mesurée sur les stratifiés multidirectionnels. La dernière partie de travail est consacrée à une conclusion générale.