Thèse soutenue

Evaluation de l'endommagement et de la rupture de matériaux hétérogènes par ultrasons et émission acoustique : estimation de la durée de vie restante
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Auteur / Autrice : Hanane Nechad
Direction : Rachid El GuerjoumaNathalie Godin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des matériaux
Date : Soutenance en 2004
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA)

Résumé

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Le comportement en fluage et l'identification des mécanismes d'endommagement de matériaux composites verre/polyester unidirectionnels, à plis croisés et SMC (sheet molding compound) sont étudiés in situ par émission acoustique (EA) et ultrasons. L'analyse des signaux d'EA a permis pour certains matériaux d'identifier les mécanismes d'endommagement. Le suivi des propriétés mécaniques en fluage à travers des mesures de vitesses ultrasonores a été effectué. La perte de rigidité observée et sa bonne corrélation avec l'EA témoigne de la capacité des deux méthodes à suivre l'endommagement et conforte l'idée d'une approche globale pour le contrôle santé des matériaux. Par ailleurs, nous avons observé lors du fluage primaire une relaxation en loi de puissance (loi d'Andrade) pour le taux de déformation et pour le taux d'EA (loi d'Omori). Le fluage tertiaire quant à lui, est caractérisé par une singularité en loi de puissance des taux de déformation et d'EA culminant avec la rupture globale des matériaux. Des corrélations intéressantes ont été observées entre certains paramètres des fluages primaire et tertiaire, notamment entre le temps de rupture tc et le temps de transition fluage primaire, secondaire et fluage tertiaire tm. Ce résultat important montre les liens entre les deux régimes et permet d'envisager un moyen de prédiction de la rupture. Ces résultats expérimentaux sont étayés par un modèle dérivé du modèle démocratique des fibres dit DFBM (Democratic fibre bundle model) ou le matériau est représenté par une série d'éléments constitués d'un ressort monté en parallèle avec un amortisseur de viscosité non linéaire de type Eyring. Ce modèle permet d'expliquer la corrélation entre tc et tm et permet de retrouver les relaxations en loi d'Andrade dans le fluage primaire et la singularité en loi de puissance dans le fluage tertiaire avec des exposants critiques du même ordre que ceux observés expérimentalement