Etude de la contribution de l'interface à la cohésion de composites à matrice organique et fibres de verre - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1993

Study of the contribution of the interface to the cohesion of organic matrix/glass fibre composite materials

Etude de la contribution de l'interface à la cohésion de composites à matrice organique et fibres de verre

Résumé

The aim of this thesis is a comparative analysis of the influence of the fibre/matrix interface by means of different macroscopic characterization methods, in order to show the sensitiveness of each technique to the modification of the interfacial zone and to make clear the role played by the interface and the sizing in the damage mechanisms of composites. On the basis of an analysis of the viscoelastic behaviour, the interlaminar shear strength, the transverse tensile behaviour and associated acoustic emission spectra, the crack initiation and growth phenomena and finally the fracture surfaces, we have shown the way the interface contribute to the cohesion of the composite and we highlighted the main parameters of influence, in particular the loading mode and the hydrothermal environment. The possibility to extend the results obtained to multilayered laminates of more complex structure has then been studied, showing the influence of the reinforcement geometry (case of woven fabrics). Finally, it has been shown how the participation of the interface, defined by the mean of simple tests on flat unidirectional specimens could contribute to clarify the damage mechanisms and the behaviour of industrial parts (filament wound pipes) in case of biaxial loading involving different short- or long-term loading laws. The whole study also made it possible to propose as characterization method of the interface: (1) mode I fracture mechanics, which allows a separation of the crack initiation and propagation mechanisms, on which the interface has a specific incidence; (2) tension with analysis of acoustic emission spectra, which allows a detection of the first damage and is moreover the only method applicable to woven fabrics; (3) a coupling of these tests with an hydrothermal aging in order to emphasize the differences and to assess the efficiency of the sizing.
L'objet de cette thèse est une analyse comparée de l'influence de l'interface suivant différentes méthodes de caractérisation macroscopiques, de manière à préciser la sensibilité de chaque technique aux modifications de la zone interfaciale, et à expliciter le rôle de l'interface et des ensimages dans les mécanismes d'endommagement des composites. A partir d'une analyse du comportement viscoélastique, de la résistance au cisaillement interlaminaire, du comportement en traction transversale et des spectres acoustiques associés, de l'amorçage et de la propagation de fissures, et enfin des faciès de rupture, effectuée sur des composites unidirectionnels verre/époxy, on a précisé de quelle manière s'effectue la contribution de l'interface à la cohésion du composite et on a cerné les paramètres d'influence principaux, notamment le mode de sollicitation et l'environnement hydrothermique. A ensuite été étudiée la possibilité d'étendre les résultats obtenus à des composites multicouches de structure plus complexe mettant en évidence ainsi l'influence de la géométrie du renfort (cas des tissus). On a montré enfin de quelle manière la participation de l'interface, définie au moyen d'essais simples sur éprouvettes plates unidirectionnelles, pouvait contribuer à expliciter les mécanismes d'endommagement et le comportement de pièces industrielles (tubes bobinés) dans le cas de sollicitations biaxiales faisant intervenir différentes lois de chargement à court terme ou long terme. L'ensemble a permis en outre de recommander en matière de techniques de caractérisation de l'interface par paramètres mécaniques et physiques : (1) la mécanique de la rupture en mode I, qui permet notamment de séparer les mécanismes d'amorçage et de propagation de fissures sur lesquelles la qualité de l'interface a une influence spécifique; (2) la traction avec analyse des spectres acoustiques qui permet d'accéder aux premiers endommagement et constitue en outre la seule méthode applicable à des renforts tissés; (3) le couplage de ces essais avec un vieillissement hydrothermique, de manière à accroître les écarts et juger de l'efficacité de l'ensimage.
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Dates et versions

tel-03524537 , version 1 (13-01-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03524537 , version 1

Lien texte intégral

Citer

Patricia Krawczak. Etude de la contribution de l'interface à la cohésion de composites à matrice organique et fibres de verre. Polymères. Université de Lille 1 - Sciences et Technologies, 1993. Français. ⟨NNT : 1993LIL10137⟩. ⟨tel-03524537⟩
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