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Conference papers

Test de délaminage de composites en mode III pur du type ERCT

Résumé : Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans le domaine des transports. Ils permettent de réaliser des structures légères économes en carburant. La connaissance approfondie de leur comportement mécanique est essentielle pour assurer un dimensionnement des structures optimisé. Les travaux présentés ici concernent le délaminage des composites, c’est un mode d’endommagement très fréquent de ces matériaux. En mécanique de la rupture, on distingue trois mode de sollicitation, le mode I d'ouverture de la fissure, le mode II de glissement perpendiculaire au fond de fissure et le mode III de glissement parallèle au fond de fissure. De nombreux travaux de recherche ont permis de caractériser la ténacité des composites en modes I et II. Actuellement, la mesure de la ténacité d’un composite en mode III pur reste encore problématique. Dans les tests proposés dans la littérature on observe une plus ou moins grande participation des mode I et II malgré l’optimisation par la méthode des éléments finis. Comme les efforts consacrés à la caractérisation du délaminage en mode III pur ne sont pas suffisants, le comportement au délaminage en mode III d’un composite est souvent considéré identique à celui en mode II pur. Cette hypothèse, largement utilisée dans la modélisation numérique, n’est pas pour autant vérifiée dans la réalité. La ténacité en mode III pur, considérée comme une caractéristique indépendante d’un composite stratifié, mérite autant d’attention que les autres modes purs de rupture. La thèse de Yangyang GE [1] concerne la caractérisation du comportement au délaminage des composites stratifiés dans les trois modes purs et en mode mixte, en se focalisant en particulier sur le verrou scientifique que représente le mode III. Cette thèse repose sur un travail à la fois expérimental et numérique, validant numériquement les tests existants et ceux développés. La méthode VVCT (virtual crack closure technique) [2] est une méthode de calcul par éléments finis qui permet de déterminer le taux de restitution d’énergie en fond de fissure en séparant les modes à partir des forces et des déplacements en fond de fissure. Les calculs effectués ont permis d’observer les répartitions des taux de restitution d’énergie pour les différents modes de sollicitation dans les tests étudiés. Nous présentons ici les résultats obtenus sur le mode III.Les méthodes d’essai existantes en mode III « pur » ont été étudiées (ECT « Edge Crack Torsion » [3-4]). Le calcul numérique permet de montrer la présence de mode II, une répartition non uniforme du taux de restitution d’énergie en fond de fissure au bords de l’éprouvette et enfin la non linéarité de la courbe expérimentale rend difficile la détermination de la charge critique. Ces problèmes rendent la détermination de la résistance au délaminage en mode III difficile et imprécise par cette méthode. Notre étude propose une nouvelle configuration d’essai de délaminage en mode III pur. Il s’agit d’un test de torsion sur une plaque contenant une fissure circulaire entre deux couches, débouchant aux bords, nommé ERCT (Edge Ring Crack Torsion). Dans cette éprouvette, l’absence de bord et donc des effets associés réduit la variation de GIII le long du front de fissure. De plus, ce test permet une sollicitation en mode III pur avec très peu de modes parasites en particulier pour MERCT (version modifiée du test ERCT). L’essai requiert l’utilisation de stratifiés particuliers pour obtenir une répartition uniforme du taux de restitution d’énergie GIII en fond de fissure (stratifiés quasi-isotropes, quasi-homogènes en carbone/époxy [5]). La formule de Tada [6] est utilisée pour déterminer la ténacité en mode III. Ces résultats sont en bonne corrélation avec ceux obtenus par la méthode VCCT à la fois pour les montages ERCT et MERCT avec une répartition uniforme de GIII sur l’intégralité du front de fissure. L’utilisation de l’éprouvette ERC peut être étendue aux modes I et II et permettre l’étude des modes mixtes. L’utilisation de ce test nous semble prometteuse pour l’établissement d’un critère de rupture par délaminage en mode mixte.
Document type :
Conference papers
Complete list of metadatas

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02883817
Contributor : Ali Kribeche <>
Submitted on : Monday, June 29, 2020 - 2:27:41 PM
Last modification on : Monday, February 8, 2021 - 3:46:02 PM

Identifiers

  • HAL Id : hal-02883817, version 1

Citation

Anita Hurez, Xiaojing Gong, Yangyang Ge, Emmanuel de Luycker. Test de délaminage de composites en mode III pur du type ERCT. FUTURMOB-17, Sep 2017, Montbéliard, France. ⟨hal-02883817⟩

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