Analysis of damage mechanismes in 3D C/C composites. Optical measurements of strains using an image correlation method
Analyse des mécanismes d'endommagement dans les composites 3D C/C : mesures optiques des champs de déformation par corrélation d'image
Résumé
The determination of the damage mechanisms in the microstructure that control the composite mechanical behavior, is helpfull to develop the sound models of the mechanical behavior. For this purpose, it is necessary to correlate the mechanical behaviour with features of the microstructure, the
damage modes and the strain field. Tensile tests were conducted on a 3D C/C composite. An optical acquisition system was set up on the tensile frame in order to investigate the surface of the test specimen under loaded. Then an algorithm using image correlation determines the strain field. This method allows description of the heterogeneity of strain field, deterrnination of the failure properties of constituents. This method is applied to study the influence of ply waviness on the mechanical behavior of a laminated composite. We can identifie the material parameters involved in an interface model. The delamination is supposed to be the principal mecanism of damage.
La connaissance des mécanismes de dégradation, à l'échelle de la microstructure du matériau, qui gouvernent le comportement mécanique macroscopique permet d'orienter et de simplifier les modèles de comportement. Il faut pour cela établir une corrélation entre la courbe de comportement, la microstructure, les modes de fissuration et le champ de déformation local. Des essais mécaniques de traction ont été effectués avec un suivi optique in situ sur un composite C/C à renfort multidirectionnel 3D. Le dispositif optique analyse la surface de l'éprouvette. Puis, par
comparaison avec la cartographie réalisée à l'état initial, un algorithme utilisant le principe de corrélation d'image dresse les champs de déformation locaux à chaque palier de chargement. Cette technique permet de révéler l'hétérogénéité des champs de déformation, de déterminer les critères
locaux de rupture de la matrice. Une application à l'étude de l'influence d'une ondulation de pli sur le comportement mécanique d'un composite stratifié a permis la mise au point d'une procédure d'identification de modèle de comportement d'interface. La ruine de l'interface est supposée être dans ce cas le principal mécanisme d'endommagement du matériau.
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