Modelisation du transfert de charge dans les composites unidirectionnels : application a la prevision de la rupture a court et a long terme

Modelling of the load sharing in unidirectional composites : application to the prevision of the strength and the creep rupture

• Auteur / Autrice : HAKIM MAHIOU
• Direction : Maurice Lemaire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

L'objectif de cette etude est d'estimer la resistance a rupture et la limite en fluage des composites unidirectionnels a partir des proprietes mecaniques de ses constituants. Nous analysons pour cela le processus de rupture longitudinal des unidirectionnels afin de faire ressortir les phenomenes de transfert de charge. Nous proposons un nouvel algorithme de calcul des coefficients de surcontrainte (modele c#2sac). Les coefficients calcules par c#2sac sont plus faibles que ceux d'une analyse de type shear-lag. Nous mettons en relief l'effet des contraintes transverses, naissant de l'heterogeneite de la cellule elementaire, sur les coefficients de surcontrainte. L'analyse experimentale du transfert de charge est effectuee par spectroscopie raman. Nous mettons en evidence la quasi-egalite de la longueur inefficace et de la longueur surchargee. Nous notons que l'experimentation permet d'acceder a la borne superieure des coefficients de surcontrainte par comparaison aux resultats du modele c#2sac. Le modele de batdorf est utilise afin d'obtenir la loi de distribution de la resistance a la rupture de l'unidirectionnel. Par comparaison de nos resultats a ceux d'essais a rupture, nous obtenons une estimation de la moyenne a 10% pres et un coefficient de variation en deca des resultats experimentaux. Nous utilisons, par la suite, les modeles previsionnels de contrainte a rupture afin d'estimer le temps a rupture en fonction de la charge imposee au materiau. Nous obtenons des temps a rupture plus faibles que ceux mesures experimentalement. Nous notons, pour des seuils de chargement proche de la contrainte a rupture instantanee, de faibles ecarts entre modelisation et experimentation. Enfin, nous abordons les effets d'interface en analysant leurs repercussions sur le comportement mecanique homogeneise des unidirectionnels. Nous mettons en relief l'influence notable de l'interphase sur le comportement transverse du composite et sur le cisaillement longitudinal.