Thèse soutenue

Couplage diffusion d'humidité / contraintes internes dans les matériaux composites
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Auteur / Autrice : Georges Youssef
Direction : Frédéric JacqueminSylvain Freour
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes)
autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les matériaux composites à matrice polymère sont aujourd'hui utilisés dans de nombreuses applications industrielles. Ces matériaux composites interagissent avec l'environnement puisqu'ils absorbent de l'humidité principalement par le biais de leur matrice polymère. La mécanique des milieux continus et les modèles de transition d'échelles (modèle de Kröner-Eshelby) fournissent des informations complémentaires sur la localisation des contraintes hygro-mécaniques dans les plis, les fibres et la matrice des matériaux composites. Dans un premier temps, une approche hygro-élastique découplée est menée pour déterminer la concentration en eau (loi de Fick) puis les contraintes internes multiéchelles induites. L'originalité de cette première partie réside dans la prise en compte de l'évolution des propriétés des constituants et des plis composites (tenseur de raideur et coefficients de dilatation hygroscopique) en fonction de la teneur en eau, tout au long du processus de diffusion de l'humidité. Cette dépendance se répercute de façon significative sur les contraintes internes multiéchelles. Dans un second temps, une modélisation du couplage hygro-mécanique entre les états mécaniques internes et les paramètres gouvernant le comportement diffusif, coefficient de diffusion et capacité maximale d'absorption, est proposée. Ce couplage est tout d'abord introduit au niveau de la matrice hydrophile puis étendu aux plis composites par l'intermédiaire de l'approche multiéchelle. La comparaison avec une approche découplée traditionnelle permet de mettre en évidence la forte interaction entre le comportement diffusif et les contraintes internes.