Analyse de la reponse en compression uniaxiale d'une mousse de carbone de la temperature ambiante jusqu'a tres hautes temperatures

Analysis of the response of a syntactic carbon foam to an uniaxial compressive loading from room temperature to very high temperatures

• Auteur / Autrice : NATHALIE NAULIN GRAS
• Direction : André Zaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

Cette these s'est deroulee dans le cadre des etudes de materiaux pour structures de rentree dans l'atmosphere. Les temperatures atteintes en cours d'utilisation peuvent etre localement superieures a 3000c. La volonte d'alleger ces structures impose l'utilisation de materiaux de faible densite et possedant a la fois de bonnes proprietes d'isolation thermique et de bonnes proprietes mecaniques a chaud. Le but de ce travail est de comprendre les phenomenes physiques qui pilotent la reponse d'une mousse syntactique de carbone a 3 phases possedant une masse volumique de 0,30 g/cm#3 lorsqu'elle est soumise a une compression uniaxiale a chaud. Nous avons pu mettre en evidence des relations entre les processus microscopiques, mesoscopiques et le comportement mecanique macroscopique de la mousse. Le comportement a temperature ambiante en compression uniaxiale est de type fragile avec un module de young apparent en compression d'environ 820 mpa, une contrainte maximale de 6,6 mpa et une deformation totale a rupture d'environ 1%. Lorsque la temperature de sollicitation augmente, le module de young apparent et la limite d'elasticite diminuent mais la contrainte a rupture croit jusqu'a 2300c (temperature maximale pour laquelle elle a ete mesuree). Aux environs de 2200c, nous avons mis en evidence un changement brutal dans le comportement : celui-ci devient <single high-reversed-9 quotation mark>ductile<right single quotation mark>. Au-dela de cette temperature, la deformation totale a rupture atteint par exemple 25% a 2300c. Afin d'identifier les phenomenes physiques qui interviennent lors de la deformation, de l'endommagement et de la rupture de l'echantillon, nous avons realise des essais complementaires. Nous avons ainsi pu mettre en evidence le role preponderant du liant pour l'endommagement et la rupture de l'eprouvette et ceci quelle que soit la temperature de sollicitation. Le transfert de charge et le champ de contrainte local au niveau des <single high-reversed-9 quotation mark>cols<right single quotation mark> dependent de l'arrangement mesoscopique des spheres. De facon globale, c'est donc la mesostructure qui pilotent l'endommagement et la rupture du materiau. En revanche l'evolution macroscopique du comportement mecanique a hautes temperatures s'explique par la transformation structurale et microstructurale du carbone constituant le liant.