Caractérisation et identification du comportement d'un matériau composite complexe sous sollicitations thermiques et mécaniques à l'aide de la stéréo-corrélation d'images : Application à l'embrayage

Characterization and identification of the behavior of a composite material under thermal and mechanical loading with digital image stereo correlation : Application to car clutch facings

• Auteur / Autrice : Camille Flament
• Direction : Michelle Salvia, Bruno Berthel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 03/09/2015
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Valéo
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Drapier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Morestin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Renard, Bertrand Wattrisse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Comportement

Composites

Embrayages

Mots clés libres

Stéreo-Corrélation d'Images

Composite

Expansion thermique

Identification loi de comportement

Cyclage thermique

Digital image correlation

Composite material

Thermal expansion

Behavior law identification

Thermal cycling

Résumé

Les contraintes environnementales ont amené les constructeurs et équipementiers automobiles à développer de nouveaux types de transmission aux contraintes d'encombrement axial importantes. Pour la première fois, ce travail se concentre sur la caractérisation et l'identification du comportement sous sollicitations thermiques et mécaniques de la garniture d'embrayage, un matériau composite complexe. Les sollicitations de traction ont été réalisées à différentes températures et fréquences sur des échantillons prélevés dans le disque ou le disque complet. Nous avons ainsi identifié les caractéristiques élastiques et viscoélastiques en fonction de la température ainsi que les mécanismes d'endommagement. La dilatation thermique de la garniture a été observée sur les disques complets. Ainsi, grâce à l'utilisation de la stéréo-corrélation couplée avec des méthodes d'identification inverse nous avons pu décrire le couplage entre l'hétérogénéité du matériau et l'effet de la structure annulaire. Enfin au travers de cycles thermiques lents et homogènes, l'étude présente l'évolution du coefficient d'expansion thermique et de la tenue mécanique du matériau.

The clutch facing is an annular shaped continuous fiber composite which transmits the rotary motion from the engine to the wheels. In use it is submitted to thermal and mechanical loadings which can cause changes in the dimensions. New clutch technologies call for a better control of these changes. For the first time, this thesis was dedicated to the understanding of the dimensional stability of the clutch facing. Tensile tests were carried out under different temperature and for different frequencies on small cut specimens or on the entire annular disc. We were then able to identify the elastic and viscoelastic properties as well as the damage mechanisms until failure. The thermal expansion was measured on the entire disc as well. Thanks to digital image stereo correlation and reverse identification methods we were able to describe the coupling between the material's heterogeneities and its annular shape. Finally, this thesis presents the evolution of the material properties after homogeneous thermal cycling.