Caractérisation et modélisation de l’endommagement par microfissuration des composites stratifiés

http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001658/01/goidescu.pdf

Les performances des matériaux composites présentent de nombreux intérêts pour la  conception des structures mécaniques. On peut citer notamment un rapport résistance/ poids élevé, l’absence de corrosion, l’amortissement des vibrations ou encore la résistance au chocs. L’utilisation de ces matériaux, dont les atouts sont particulièrement intéressants dans des secteurs industriels de pointe tels que l’aéronautique, se heurtent encore toutefois à certains freins liés à des mécanismes d’endommagement et de rupture relativement complexes. Ces aspects amènent en eet à l’introduction de coecients de sécurité sévères et par conséquent à des coûts plus élevés que les matériaux classiques (métalliques notamment). En vue d’une meilleure optimisation des structures mécaniques en matériaux composites, il convient donc de maîtriser ces processus d’endommagement et de prévoir par des modèles constitutifs adaptés les conséquences de ceux-ci.

Dans ce travail de thèse, on s’intéresse tout particulièrement aux pièces structurales minces réalisées en composites stratifiés monolithiques. Ces matériaux résultent de la mise en place de couches successives de plis composites à base d’une matrice et de fibres longues. Typiquement, le recours à ce type de conception se fait dans le domaine de l’aéronautique pour des éléments de fuselage des aérostructures. Notre étude concerne la dégradation de ces matériaux induite par la création et le développement de surfaces de décohésion internes, soit l’endommagement par microssuration. Pour ces matériaux anisotropes dans leur état sain, le caractère orienté des défauts considérés adjoint une anisotropie supplémentaire. D’autre part, les microssures ont la particularité de pouvoir s’ouvrir et se fermer suivant la sollicitation et d’agir diéremment suivant cet état. Cette interaction entre les anisotropies initiale et induite associée aux eets unilatéraux sont autant de dicultés complexes pour la compréhension et la modélisation du comportement mécanique de ces matériaux.

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