Comportement en fatigue à la traction des composites tissés carbone/époxy sous l'effet de la température, l’humidité et la fréquence de chargement : Essais et modélisation

Résumé

Le but de cette thèse est d’abord d’étudier l’effet de la température, de l’humidité et de la fréquence de chargement sur le comportement en fatigue à la traction des composites stratifiés tissés carbone/époxy contenant un défaut de délamination interne ; ensuite, de proposer un modèle de fatigue phénoménologique de la rigidité résiduelle ; et enfin, d’étudier l’effet des mécanismes d’endommagement en fatigue à la traction sur les proprieties mécaniques des composites tissés, aux échelles mésoscopique et macroscopique en utilisant une modélisation par la méthode des éléments finis et la technique d’homogénéisation. Ainsi, des éprouvettes sèches et humides ont été testées sous chargement cyclique en traction, en contrôle de force avec un rapport de contraintes R = 0.1, aux fréquences de chargement (7 Hz et 15 Hz) et aux températures (ambiante (TA) et à 82 °C) sous différents niveaux de contraintes. Le changement de rigidité admissible a été utilisé comme critère de défaillance pour déterminer le seuil d’initiation de la propagation de la délamination autour du défaut, sous chargement cyclique en traction à chaque fréquence et chaque condition environnementale. La propagation de la délamination a été vérifiée en utilisant la technique d’imagerie par ultrasons (C-Scan). Les résultats expérimentaux dans les différentes conditions hygrothermiques montrent que la durée de vie en fatigue des éprouvettes carbone/époxy a été plus affectée individuellement par l’humidité que par la température, et que la combinaison de l’humidité et de la température cause une diminution sévère de la durée de vie en fatigue. Dans l’ensemble, ce comportement garde la même tendance dans chacune des deux fréquences de chargement (7 Hz et 15 Hz). Néanmoins, dans les deux conditions TA/Humide et 82°C/Sèche, l’augmentation de la fréquence de chargement a eu un effet positif en augmentant la durée de vie en fatigue des éprouvettes. Alors que dans les deux conditions TA/Sèche et 82°C/Humide, cet effet dépend du niveau de contrainte de chargement cyclique. Par ailleurs, une étude a été menée sur les effets des conditions hygrothermiques sur la dégradation de rigidité d’un composite stratifié carbone/époxy à renfort tissé sous le chargement cyclique axial en traction-traction à la fréquence 7 Hz. En utilisant la degradation de rigidité résiduelle en fatigue, une variable d’endommagement a été présentée et un modèle d’endommagement phénoménologique a été proposé. Enfin, une modélisation par la méthode des éléments finis aux échelles mésoscopique et macroscopique a été réalisée en utilisant la méthode d’homogénéisation pour un composite stratifié tissé afin d’étudier l’effet des mécanismes d’endommagement en fatigue sur les propriétés des stratifiés composites tissés.

Date	18 sept. 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Anh Dung Ngô (Directeur(-trice)) & Rajamohan Ganesan (Codirecteur(-trice))