Durabilite De Composites A Matrice Thermoplastique Sous Chargement Hygro Mecanique

Author : Jihed Bouden-Jedidi
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 224 pages
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Download or read book Contribution à la caractérisation en cyclage hygrothermique d'un matériau composite written by Jihed Bouden-Jedidi and published by . This book was released on 2005 with total page 224 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les matériaux composites à matrice polymère sont sensibles à la température et à l'humidité relative. Dès lors que des applications structurales sont envisagées, il est nécessaire de contrôler la durabilité des propriétés mécaniques de tels matériaux sous l'effet de divers paramètres environnementaux. Le couplage de ces paramètres et la prise en compte de leurs évolutions sont indispensables, en particulier dans le cas de sollicitations cycliques. Le travail présenté dans le cadre de cette thèse porte sur une application aéronautique où un élément de structure de l'avion supersonique, stratifié carbone/époxyde IM7/977-2, est soumis à des conditions cycliques de température et d'humidité. Au cours des cycles de vol, la température varie entre -55°C, température de service en régime subsonique, et 130°C, température de service en vol supersonique. Le vol à haute température, 130°C, constitue une situation totalement nouvelle pour les matériaux composites à matrice polymère, communément utilisés dans les structures des jets subsoniques où la température de vol est typiquement de -50°C. L'objectif de ce travail est d'étudier l'effet des cycles de service de l'avion sur la durabilité du matériau.Une étude bibliographique exhaustive concernant l'influence de l'humidité sur la durabilité des composites a matrice polymère, ainsi que la modélisation de la reprise d'humidité a été présentée.Ensuite, nous avons identifié les paramètres de diffusion d'humidité du matériau IM7/977-2 selon le modèle de Fick, ainsi que les coefficients de dilatations thermique et hygroscopique. Une méthode basée sur l'identification tridimensionnelle de la loi de Fick a été proposée. Cette méthode permet d'identifier les paramètres sans nécessairement atteindre le palier de saturation et procure ainsi un gain de temps considérable. Nous soulignons l'effet de l'état mécanique interne du stratifié sur les paramètres de reprise d'humidité. Deux méthodes ont été utilisées pour aborder l'identification des coefficients thermo et hygro-élastiques, paramètres indicateurs de la stabilité de la structure en service.Un outil de calcul permettant de prédire les gradients de concentration en humidité, ainsi que l'état mécanique interne est ensuite développé et mis à profit afin de caractériser l'effet particulier de l'échauffement à 130°C, sur le matériau. Les simulations numériques montrent que les cycles de vol induisent sur le long terme un séchage progressif du matériau.Enfin, des cycles représentatifs, reproduisant en accéléré les mécanismes de déformation de service ont été définis. Une méthodologie simple et rationnelle est proposée. La réalisation de gradients impose notamment le choix de géométries et de conditions expérimentales appropriées, permettant d'atteindre un état hygro-mécanique donné en un temps réduit. Deux approches basées sur les gradients de concentration et les contraintes internes ont été proposées. La première approche nous a permis de modéliser des cycles accélérés, 60 fois plus rapides que les conditions de service. la deuxième approche qui tient compte du différentiel thermique de service nous a permis de modéliser des cycles accélérés, 25 fois plus rapides que les conditions de service. Ces cycles accélérés ont été utilisés au laboratoire afin d'étudier la réponse du matériau. Les essais expérimentaux ont montré une diminution de Tg la température de transition vitreuse d'environ 20°C, une évolution des propriétés mécaniques du matériau, ainsi qu'une fissuration du matériau spécifique aux cycles accélérés tenant compte des basses températures.