Thèse soutenue

Utilisation de la technique de corrélation d’images pour l’étude des effets de bord dans les composites stratifiés
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Auteur / Autrice : Pauline Grosbras
Direction : Mathias BrieuGéry de Saxcé
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance le 25/11/2009
Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Office national d'études et de recherches aérospatiales (France). Département Aéroélasticité et dynamique des structures (Lille) - Laboratoire de mécanique de Lille (LML)
Jury : Président / Présidente : Marie-Christine Lafarie-Frenot
Examinateurs / Examinatrices : Michel Grédiac, Suzanne Degallaix, Bernard Paluch
Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Gardin, François Hild

Résumé

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La conception et le dimensionnement des structures stratifiées sont aujourd’hui globalement maîtrisés grâce à la théorie classique des stratifiés. Cependant, les problèmes de délaminage près des bords libres et des jonctions posent encore de nombreuses difficultés. En effet, dans ces zones, la discontinuité des propriétés mécaniques entre les plis d’orientation différente engendre des contraintes tridimensionnelles aux interfaces interlaminaires.L’objectif de ce travail est d’étudier expérimentalement les effets de bords et de mettre en évidence les paramètres susceptibles de les influencer. Pour cela la démarche a consisté à définir un protocole de mesure par corrélation d’images des champs cinématiques, à l’échelle des plis (échelle mésoscopique), sur le bord libre d’éprouvettes stratifiées sollicitées en traction.Trois matériaux de propriétés mécaniques et de microstructures différentes ont été étudiés ainsi que deux géométries d’éprouvettes : planes et avec sauts de plis. Des calculs par éléments finis ont permis de choisir la séquence [(15/-15)2]s pour laquelle les effets de bords sont les plus importants.Cette étude a permis de montrer l’existence de gradients de déplacements et de pics de déformations de cisaillement au voisinage des interfaces interlaminaires dont l’intensité dépend des gradients de propriétés mécaniques, de l’épaisseur de l’interface interlaminaire, et de la présence d’une discontinuité géométrique. D’autre part, les observations montrent l’apparition de fissures aux interfaces fibre / matrice à l’échelle microscopique le long des interfaces interlaminaires qui se traduisent à l’échelle mésoscopique par une évolution non linéaire du cisaillement