Caractérisation et modélisation du comportement thermomécanique de composites à matrice céramique renforcés par des fibres courtes

Characterization and modelling of the thermomechanical behavior of short-fiber reinforced CMC

• Auteur / Autrice : Yasmin Legerstee
• Direction : Olivier Caty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 23/11/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Composites Thermostructuraux (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Carole Nadot-Martin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Chemisky, Guillaume Couégnat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Federica Daghia, Sylvain Meille

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux céramiques

Surfaces (technologie) -- Analyse

Modélisation comportementale (électronique)

Modèles de zone cohésive

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Fibres en U

Composites à matrice céramique

Mots clés libres

Cmc

Fibres courtes

Modélisation

Caractérisation

Matériau virtuel

Endommagement

Czm

Modelling

Short fiber

Cmc

Characterization

Virtual material

Damage

Czm

Résumé

Les composites à matrice céramique (CMC) possèdent des propriétés très intéressantes àhaute température, si bien que l’on peut envisager leur emploi dans les moteurs d’avionscivils. En effet, remplacer certaines pièces métalliques par une solution céramique permetd’augmenter la température dans le moteur, et ainsi améliorer son rendement. Les CMCsont généralement renforcés par une préforme textile tissée, mais ce type de renfort n’estpas adapté aux pièces de faibles dimensions ou de géométries complexes, d’où le développement de CMC renforcés par des fibres courtes. L’objectif de la thèse est de comprendre les relations entre microstructure et propriétés du matériau afin d’optimiser son comportement mécanique. On cherchera notamment, par la caractérisation et la modélisation, à évaluer l’influence des constituants et des paramètres procédés sur les caractéristiques mécaniques, et à mettre en évidence les principaux mécanismes d’endommagement sous sollicitation thermomécanique.

Ceramic matrix composites (CMC) are known to show interesting properties under hightemperatures, hence their application in civil aircrafts’ engines. Indeed, replacing metalliccomponents by CMC allow for higher engine operating temperatures, thus leading to higherengine efficiency. CMC are usually reinforced by woven textile preforms, which are notadapted to small or geometrically complex components, hence the development of shortfiberreinforced CMC. The aim of this PhD thesis is to understand relations between microstructureand material properties in order to optimize its mechanical behavior. The main aspects of this PhD thesis are the determination of the impact of constituents and processing parameters on the material’s mechanical characteristics, and to highlight its main damage mechanisms under thermomechanical sollicitation.