L'essai de cisaillement plan d'Iosipescu : modélisation et méthodologie expérimentale pour les composites

par Fabrice Pierron

Thèse de doctorat en Sciences. Mécanique

Sous la direction de Alain Vautrin.

Soutenue en 1994

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Alain Vautrin.

mots clés

• Cisaillement (mécanique)
• Stratifiés
• Résistance des matériaux

Résumé

Ce travail concerne l'utilisation de l'essai de cisaillement plan d'iosipescu pour la determination du module de cisaillement et de la resistance au cisaillement de composites stratifies. Une etude bibliographique permet dans un premier temps de souligner les difficultes liees a la caracterisation du comportement en cisaillement de ces materiaux. Une etude mecanique du montage original de walrath et adams conduit a des modifications quant au meilleur controle de la transmission de la charge. Une modelisation par elements finis aboutit a la determination des coefficients de correction numerique qui permettent de prendre en compte l'heterogeneite des champs de contrainte et de deformation. Une procedure extensometrique adaptee a l'essai d'iosipescu est presentee en detail. Des essais de validation sur un materiau isotrope confirment le bien-fonde de l'etude mecanique et de la procedure extensometrique. En complement, une methode de traitement du champ de deplacement sous forme d'integrale de contour fournit une alternative extensometrique seduisante lorsqu'on dispose de mesures optiques de type moire. Une comparaison de quatre series d'essais de cisaillement (iosipescu 0,0/90, 90 et traction hors-axes a 45)sur un meme stratifie (t300/914) permet d'evaluer la precision de chaque type d'essai. Cette etude se focalise sur les parametres statistiques, et en particulier la dispersion, ainsi que sur la qualite des essais. L'influence de la preparation des eprouvettes et des conditions de chargement est aussi examinee. L'analyse de la rupture d'echantillons iosipescu unidirectionnels 0 conduit a la conclusion qu'on ne peut pas directement determiner une valeur de la resistance au cisaillement avec cet essai. On montre l'influence de la traction transverse sur la rupture, ainsi que la presence de concentrations de contraintes. On souligne cependant la possibilite de pousser plus avant la modelisation par elements finis pour pouvoir interpreter la rupture en terme de resistance. La conclusion est suivie d'une procedure experimentale detaillee pour les essais iosipescu

Titre traduit

The iosipescu in-plane shear test : modelization and experimental procedure for composites

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