Evaluation par vibrothermographie de l'endommagement de composites tissés

Evaluation by vibrothermography of the damage of woven composites

• Auteur / Autrice : Gabriele Bai
• Direction : Stéphane Baste
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 15/04/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux - Office national d'études et de recherches aérospatiales (France)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Battaglia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Lamboul, Anissa Meziane, André Baillard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Gornet, Agustin Salazar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contrôle non destructif

Vibrothermographie

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Fatigue thermique

Composites tissés

Mots clés libres

Vibrothermographie

Endommagement

Fatigue

CND

Composites tissés

Vibrothermography

Damage

Fatigue

NDE

Woven composites

Résumé

Ces travaux de thèse visent à l’application de techniques de vibrothermographie pour les matériaux composites tissés. Ces techniques, déjà développées et appliquées aux matériaux métalliques, sont basées sur la détection de l’échauffement généré dans un matériau mis en vibration en conséquence des effets viscoélastiques et des frottements des fissures. Dans la première partie du manuscrit, une technique de type CND est développée pour analyser l’endommagement diffus d’un composite tissé et pour déterminer une relation entre son état d’endommagement et son comportement thermique. Cette partie est aussi importante pour la compréhension des phénomènes qui gouvernent la vibrothermographie grâce à une première estimation des sources thermiques en jeu. Dans la deuxième partie, la vibrothermographie est appliquée à l’étude du comportement en fatigue et pour une estimation d’une limite de fatigue des composites tissés. Cette estimation diffère de l’approche mécanique classique reposant sur l’exploitation des courbes S-N parce qu’elle est effectuée en utilisant un seul échantillon et de manière beaucoup plus rapide. Elle pourra être utilisée pour mieux comprendre l’endommagement en fatigue des matériaux et pour aider les ingénieurs dans le dimensionnement des structures soumises à ce type de sollicitation.

This work aims at applying vibrothermographic techniques to woven composite materials. These techniques, already developed and applied to metallic materials are based on the detection of the heating generated in a vibrating material by viscoelastic effects and friction of the crack surfaces. In the first part of the manuscript an NDT technique is developed to analyse the diffuse damage of a woven composite and to determine a relation between its damage state and its thermal behaviour. This part is important to understand the phenomena that govern vibrothermography with a first estimation of the thermal sources. In the second part, vibrothermography is applied to study the fatigue behaviour and to estimate a fatigue limit of woven composites. This estimation differs from the standard mechanical estimation based on the analysis of the S-N curves because it is carried out on a single, unique sample and over a much shorter duration. It may be used to improve the understanding of the fatigue damage of materials and to help engineers to design structures subjected to this kind of stress.