Thèse soutenue

Fatigue thermodynamique de multicouches polymère/composite

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Auteur / Autrice : Maxime Bertin
Direction : Marie-Christine Lafarie-FrenotFabienne Touchard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique

Résumé

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Le remplissage rapide de réservoirs d'hydrogène sous pression conduit à une augmentation simultanée de la température du gaz et des contraintes. Un banc de fatigue thermomécanique instrumenté a été développé afin de simuler ce remplissage rapide sur des éprouvettes multicouches polymère/composite. La validation thermique de ce banc a montré que le liner en polyuréthane constitue une bonne barrière thermique. Une étude sur un multicouche avec différentes séquences d'empilement a permis de montrer l'influence néfaste de la température et d'un palier de maintien à la charge maximale sur sa durée de vie ainsi que l'effet bénéfique de l'alternance des plis du composite. Un drapage "représentatif" des conditions de service du réservoir a été optimisé par calcul analytique et par éléments finis afin d'atteindre les mêmes niveaux de contraintes maximales dans l'éprouvette sollicitée sur le banc de fatigue thermomécanique que ceux atteints dans le réservoir. Pour ce drapage, les résultats ont montré que la fatigue thermomécanique conduit à des durées de vie plus faibles qu'en fatigue mécanique à 1Hz. L'observation d'échantillons sollicités en fatigue thermomécanique montre une localisation des endommagements dans la partie la plus chauffée du composite. De plus, cette sollicitation conduit préférentiellement à des délaminages comparée aux résultats obtenus en fatigue mécanique à 1Hz. Des mesures de champs de déplacement par corrélation d'images ont mis en évidence des concentrations de cisaillement localisées entre certains plis du drapage "représentatif" ainsi qu'un comportement viscoélastique accentué en présence de cyclage thermique, qui seraient à l'origine des endommagements constatés.