Simulation of the influence of fiber-matrix interface and interphase on the failure behavior of ceramic matrix composites
Etude du rôle des interfaces et interphase dans le comportement à la rupture de microcomposites unidirectionnels à matrice fragile
Résumé
The mechanical behaviour of ceramic matrix composite materials reinforced with continuous fibres is highly dependent on the coupling conditions between fibre and matrix. Understanding the mechanisms of damage and rupture of the base cell, consisting of a fiber surrounded by its matrix sheath, is therefore essential. The study of the influence of charge transfer conditions between fiber and matrix on the fracture modes of microcomposites and their evolution as a function of temperature, was approached using a numerical simulation, based on energy concepts. The influence of the elastic and expansion properties of coupled materials, the thicknesses and anisotropies of the interphases between fiber and matrix, as well as the friction conditions at the interfaces, was highlighted in order to highlight the parameters to reduce the fragility of ceramic matrix composite materials.
Les comportements mécaniques des matériaux composites à matrice céramique renforcés par des fibres continues sont fortement dépendent des conditions de couplage entre fibre et matrice. La compréhension des mécanismes d'endommagement et de rupture de la cellule de base, constituée d'une fibre entourée de sa gaine de matrice, est donc essentielle. L'étude de l'influence des conditions de transfert de charge entre fibre et matrice sur les modes de rupture des microcomposites et leur évolution en fonction de la température, a été abordée à l'aide d'une simulation numérique, en s'appuyant sur les concepts énergétiques. L'influence des propriétés élastiques et de dilatation des matériaux couplés, des épaisseurs et anisotropies des interphases entre fibre et matrice, ainsi que des conditions de frottement aux interfaces, a été mise en évidence de manière à faire ressortir les paramètres permettant de diminuer la fragilité des matériaux composites à matrice céramique.
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