Caractérisation de la cohésion de l’interface AMF/polymère dans une structure déformable adaptative

Résumé

Les structures déformables adaptatives (SDA) sont appelées à jouer un rôle important en aéronautique entre autres. Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont un des candidats les plus prometteurs. Beaucoup de travail reste toutefois à faire avant que ces structures rencontrent les exigences élevées reliées à leur intégration dans un contexte aéronautique. Des travaux de recherche ont montré que la résistance à la décohésion de l’interface AMF/polymère peut être un élément limitant dans la performance des SDA. Dans ce travail, l’effet sur la résistance à la décohésion de l’interface AMF/polymère de divers traitements de surface, géométries de fil et types de polymère est évalué. La géométrie du fil est modifiée par une combinaison spécifique de laminage à froid et de recuit postdéformation qui maintient les propriétés de mémoire de forme tout en permettant de réduire l’aire de la section transversale du fil. Le traitement thermomécanique le plus prometteur est proposé. Une nouvelle méthode d’évaluation de la résistance à la décohésion est développée. Plutôt que de tester les fils en arrachement et de mesurer la force maximale, les tests en contraction sont basés sur la capacité des fils d’AMF à se contracter s’ils ont été encastrés dans un état étiré et qu’ils sont chauffés par effet Joule. L’hypothèse qu’on pose est que ces tests sont une meilleure approximation des conditions rencontrées dans une SDA, où les fils se contractent plutôt qu’ils sont arrachés par une force externe à la structure. Bien qu’une décohésion partielle ait été observée pour tous les échantillons, l’aire de la surface où il y a décohésion était plus grande pour les échantillons avec une pré-déformation plus grande. Le front de décohésion a semblé cesser de progresser après les cycles de chauffage initiaux lorsque la vitesse de chauffage était faible. Un modèle numérique simulant la réponse thermique transitoire du polymère et du fil d’AMF lors d’un chauffage par effet Joule est programmé à l’aide du logiciel ANSYS. Le comportement du modèle est validé avec des résultats expérimentaux où des thermocouples encastrés dans l’échantillon permettent des mesures locales de la température. Les résultats calculés sont en accord avec les résultats expérimentaux d’un point de vue qualitatif, mais accusent des différences significatives d’un point de vue quantitatif. La mesure du champ de déformation à l’interface du fil et du polymère dans une SDA permettrait de développer et valider un modèle numérique prenant en compte l’effet mémoire de forme d’un fil encastré dans une matrice polymère. Dans ce but, une machine de traction miniature permettant l’analyse par microspectrométrie Raman in situ est présentée. Elle a une capacité de 1 kN et un déplacement maximal de 20 mm dans une enveloppe de conception totale de 160 mm de diamètre. La machine est conçue pour que le milieu de l’échantillon soit immobile grâce au fait que le mouvement des deux extrémités soit symétrique. Les résultats montrent que du travail supplémentaire est nécessaire avant de pouvoir encastrer des fils d’AMF dans une structure déformable adaptative.

Date	28 août 2012
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Patrick Terriault (Directeur(-trice)) & Vladimir Brailovski (Codirecteur(-trice))