Effets de chargements thermocinétiques sur le comportement mécanique d'un composite stratifié à résine thermoplastique.

Abstract

Cette thèse présente les effets de chargements thermocinétiques sur le comportement mécanique d'un matériau composite stratifié à résine acrylique thermoplastique, renforcé de fibres continues de verre. Des essais d'indentation/d'impact à faible vitesse à différentes vitesses de sollicitation et à différentes températures permettent d'étudier la réponse mécanique de la structure composite. Ces sollicitations sont représentatives des sollicitations que le composite stratifié pourra rencontrer durant son service (choc durant le transport, chute d'outil lors d'une maintenance, gravillonnage...). Les réponses structurelles du composite stratifié étudié (force maximale atteinte, raideur, énergie absorbée, énergie dissipée) sont estimées. Les mécanismes d'endommagements induits par ces sollicitations sont étudiés de l'échelle microscopique jusqu'à l'échelle macroscopique à l'aide d'un microscope optique à balayage (MEB) et d'un microscope optique. Les effets de chargements thermocinétiques sur les mécanismes d'endommagements observés sont discutés.Les sollicitations indentation et d'impact sont connues pour induire un mécanisme d'endommagement en particulier : la fissuration inter-laminaire appelée le délaminage. Considéré comme l'un des endommagements les plus critiques, le délaminage est piloté par un paramètre matériau appelé le taux de restitution d'énergie G. L'estimation de G reste encore aujourd'hui un sujet de débat. Ce taux de restitution d'énergie est généralement étudié à l'aide d'essais Double Cantiliver Beam (DCB). Une campagne d'essais DCB à différentes vitesses de sollicitation et différentes températures permettent d'étudier les effets du chargement thermocinétique sur le comportement à rupture du composite stratifié étudié. La pertinence des essais DCB à hautes vitesses de sollicitation est ensuite questionnée dans cette thèse. Des résultats de la littérature mettent en avant une dépendance du paramètre « matériau » étudié à la géométrie de l'éprouvette testée. Un phénomène de multi-délaminage dans le composite stratifié est mis en avant et complexifie l'estimation de la surface de rupture créée. Cela complexifie d'avantage l'estimation du taux de restitution d'énergie critique.