Vers l'introduction de l'endommagement dans la prévision globale du comportement de composites à matrice métallique

Introducing damage in forecasting the overall behaviour of metal matrix composites

• Auteur / Autrice : Frédéric Thebaud
• Direction : Pierre Suquet, André Zaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique
• Jury : Président / Présidente : Zvi Hashin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Decomps, Michel Suéry
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gérard Maeder, Cristian Victor Teodosiu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites

Propriétés mécaniques

Composites à matrice métallique

Résumé

Du fait de bonnes caracteristiques mecaniques specifiques, les composites a matrice base aluminium renforts particulaires de ceramique sont un materiau industriellement interessant, mais leur heterogeneite conduit a des localisations d'endommagement et a une macrofragilite dommageable a leur sécurité d'emploi. Utiliser l'interface comme fusible mécanique a semble une voie prometteuse. Apres une analyse bibliographique du concept interface/interphase, nous intégrons les conditions inter faciales imparfaites linéaires redémontrées a deux voies courantes d'homogénéisation, le modèle trois phases et la méthode des éléments finis a hypothèses périodiques, compares sur un plan fondamental. Un modèle thermodynamique de dégradation des caractéristiques inter faciales conduit a des résultats s'écartant de la réalité expérimentale, du fait de l'endommagement simultané de toutes les interfaces. Des campagnes expérimentales sur des composites extrudes a interfaces de force variable révèlent, grâce a des tractions in situ en meb, différents comportements locaux des interfaces, et démontrent l'importance technologique de la tolérance de la matrice aux défauts. Nous observons des comportements différents par zones, qui nous suggérons une méthode d'homogénéisation à deux niveaux. La première étape calcule, par éléments finis, la courbe de traction elasto-plastique d'un élément de volume représentatif (une zone) sain ou endommage. La seconde les intègre par le schéma autocoherent au sein d'un mélange dont la réponse est celle du matériau expérimental réel. Nous déduisons ainsi la fraction de matériau endommage présente dans le composite, et confrontons nos prévisions à la réalité par des comptages. Enfin, nous discutons de la valeur du modèle en analysant sa sensibilité aux paramètres, et menons en même temps une réflexion sur les critères de fin de vie du composite, tentant de dégager des règles simples pour l'optimisation des matériaux futurs