Etude micromecanique de l'influence de l'endommagement a l'interface fibre/matrice sur le comportement de composites organiques a renforts disontinus

Micromechanical study of the influence of the fiber/matrix interface on the behaviour of short fiber reinforced organic composites

• Auteur / Autrice : Joseph Fitoussi
• Direction : Didier Baptiste
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

Le travail de these realise au cours de trois annees au sein du lm3, ensam paris concerne une thematique tres actuelle a savoir les relations micro-macro et l'endommagement dans les materiaux composites. Nous proposons des lois de comportement adaptees aux materiaux heterogenes (composites) a renforts discontinus integrant les phenomenes d'endommagement se produisant a l'echelle microscopique notamment a l'interface renfort/matrice. Les materiaux industriels etudies (composite smc verre/polyester ou stratifies verre/epoxy), lorsqu'ils sont soumis a un chargement exterieur, subissent, a l'echelle des renforts, differents types de mecanismes d'endommagement. Ces derniers sont identifies a l'aide d'essais de traction realises dans l'enceinte d'un meb. Cette technique experimentale nous a permis de mettre en evidence leurs influences sur le comportement macroscopique du composite. Pour les deux materiaux etudies, la decohesion a l'interface fibre/matrice apparait comme le mecanisme predominant. Une loi de comportement originale, fondee sur une approche de type passage micro-macro (modele d'homogeneisation) et s'appuyant sur l'observation in situ des mecanismes de deformation est alors proposee. Cette loi est construite a l'aide de deux outils nouveaux. Tout d'abord, afin de predire l'amorcage et la propagation des micro-fissures, nous introduisons, a l'echelle locale, la notion de critere de decohesion a l'interface fibre/matrice. Une methode nouvelle d'identification de ce critere est proposee couplant modele et experience. Enfin, l'anisotropie locale induite par l'endommagement est traduite par le concept de microstructure equivalente traduisant le comportement de la microstructure endommagee a l'echelle de la fibre. Deux modeles distincts sont fondes sur deux methodes ayant pour but de simuler la presence des fissures interfaciales (fissure equivalente) ou de traduire leurs effets sur la perte de rigidite locale et sur l'anisotropie du systeme fibre+fissure (fibre anisotrope equivalente). Des comparaisons experience/simulation a l'echelle micro et macroscopique montrent une bonne correlation