Sur la modélisation et l'identification du comportement mécanique des composites céramique-céramique à température ambiante

par Alain Gasser

Thèse de doctorat en Mécanique, génie mécanique génie civil

Sous la direction de Pierre Ladevèze.

Soutenue en 1994

à Cachan, Ecole normale supérieure .

mots clés

• Céramique sans oxyde
• Matériau composite
• Matériau renforce fibre
• Propriété mécanique
• Température ambiante
• Modélisation
• Silicium carbure
• Nc
• Na
• Fibre céramique
• Mécanique rupture
• étude expérimentale
• Non oxide ceramics
• Composite material
• Fiber reinforced material
• Mechanical properties
• Room temperature
• Modeling
• Silicon carbides
• Nc
• Na
• Ceramic fiber
• Fracture mechanics
• Experimental study
• Composites -- Propriétés mécaniques
• Matériaux céramiques

Résumé

Une approche générale de l'endommagement des matériaux composites céramique-céramique à fibres est présentée. Des outils de modélisation du comportement jusqu'a rupture, sous chargements complexes, ont été mis en place et appliques aux deux composites étudies (sic-sic tisse et sic-masl stratifié), en tenant compte de la différence de comportement entre traction et compression (due a l'état des fissures, ouvertes ou fermées). Des essais de traction-compression a température ambiante ont été réalises sur ces deux composites, pour différents empilements. Pour le sic-sic tisse, un premier macro-modèle isotrope a montre ses limites dans la description des réseaux de fissures et des chargements complexes. Ainsi, il a été développé un modèle a endommagement anisotrope, qui inclue deux mécanismes de fissuration: le premier prend en compte les fissures perpendiculaires a la direction principale de chargement, le second les fissures perpendiculaires a la direction des fibres. La difficulté de ce modèle se situe dans son identification: les essais uni-axiaux ne sont pas suffisants. Une méthodologie d'identification, comportant un essai biaxial, a été mise en place. Cette loi de comportement a été incluse dans un logiciel permettant de simuler le comportement du matériau sous chargements complexes (comme par exemple un essai de pression interne sur tube), et d'en déterminer les valeurs a rupture. La comparaison avec des essais biaxiaux, réalises au LCTS bordeaux, a permis de vérifier le modèle qualitativement. Le sic-masl se présentant sous forme d'un stratifié, c'est la monocouche qui a été modélisée. Ce méso-modèle comprend trois variables scalaires d'endommagement. Une homogénéisation classique de type stratifie permet de retrouver le comportement global de tous les types d'empilements. L'identification et la vérification du modèle ont été effectuées à l'aide de plusieurs de ces empilements

Titre traduit

About the modelling and identification of the mechanical behaviour of ceramic matrix composites at room temperature

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