Nouveaux developpements dans l'analyse du test de fragmentation appliques aux composites modeles fibres de verre e-polypropylene

New developments in the analysis of the fragmentation test applied to e-glass fibre-polypropylen composites

• Auteur / Autrice : THIERRY COPPONNEX
• Direction : Anthony Roland Bunsell
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

La determination des caracteristiques micromecaniques de l'interface fibre-matrice dans un composite sert d'une part a evaluer les effets des modifications chimiques apportees a la matrice ainsi que des traitements de surface des fibres dont les buts sont d'optimiser les performances de l'interface. D'autre part, elle fournit des donnees necessaires a la modelisation micromecanique des proprietes macromecaniques des composites. Pour ces deux raisons, les tests micromecaniques d'adhesion sont d'une certaine importance autant d'un point de vue industriel que fondamental. L'objectif du present travail est l'etude, d'un point de vue pratique et theorique du test de fragmentation, appliquee aux systemes fibre de verre-polypropylene. Outre les aspects pratiques d'elaboration et de mise en uvre du test, la demarche theorique suivie est double: d'un point de vue industriel, une analyse qualitative du test, en utilisant des analyses en contraintes unidimensionnelles peut s'averer suffisante sous reserve de certaines modifications, que sont entre autres une determination adequate de la resistance a la rupture des fibres ainsi qu'une definition differente du concept fondamental de longueur critique inherent a ce test. Les elements necessaires a de telles modifications ainsi que leurs consequences sont etudies en detail. D'un point de vue theorique et quantitatif maintenant, les hypotheses simplificatrices des analyses unidimensionnelles occultent les mecanismes reels qui menent a l'endommagement interfacial. En particulier, l'utilisation d'un critere en cisaillement maximum pour l'amorcage de la decohesion fibre-matrice n'apparait pas comme le plus adapte. Une analyse tridimensionnelle par contre, basee sur des calculs variationnels permet l'utilisation d'un critere energetique de decohesion qui reste en accord avec les mecanismes d'endommagement rencontres experimentalement. L'analyse permet ainsi une mesure quantitative des proprietes interfaciales en termes d'energies interfaciales de decohesion. Ces developpements bases sur les concepts de la mecanique de la fracture presentent une reelle alternative aux methodes d'analyses existantes du test de fragmentation