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Utilisation de la Technique de Correlation d'Images pour l'Etude des Effets de Bord dans les Composites Stratifiés

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 25-11-2009
auteur(s) Lecomte-Grosbras Pauline
jury Lafarie MC ; Gardin C ; Hild F ; Grédiac M ; Degallaix S ; Paluch B ; Brieu M ; de Saxcé G
école Ecole Centrale de Lille
  
résumé La conception et le dimensionnement des structures stratifiées sont aujourd’hui globalement maîtrisés grâce à la théorie classique des stratifiés. Cependant, les problèmes de délaminage près des bords libres et des jonctions posent encore de nombreuses difficultés. En effet, dans ces zones, la discontinuité des propriétés mécaniques entre les plis d’orientation différente engendre des contraintes tridimensionnelles aux interfaces interlaminaires.
L’objectif de ce travail est d’étudier expérimentalement les effets de bord et de mettre en évidence les paramètres susceptibles de les influencer. Pour cela, la démarche a consisté à définir un protocole de mesure par corrélation d’images des champs cinématiques, à l’échelle des plis (échelle mésoscopique), sur le bord libre d’éprouvettes stratifiées sollicitées en traction.
Trois matériaux de propriétés mécaniques et de microstructures différentes ont été étudiés ainsi que deux géométries d’éprouvettes : planes et avec sauts de plis. Des calculs par éléments finis ont permis de définir la séquence d’empilement [(15/-152]s induisant les phénomènes d’effet de bord les plus importants susceptibles d’être plus facilement mesurables.
Cette étude a permis de montrer l’existence de gradients de déplacement et de pics de déformation de cisaillement au voisinage des interfaces interlaminaires dont l’intensité dépend des gradients de propriétés mécaniques, de l’épaisseur de l’interface interlaminaire et de la présence d’une discontinuité géométrique. D’autre part, les observations montrent l’apparition de fissures aux interfaces fibre/matrice à l’échelle microscopique le long des interfaces interlaminaires qui se traduisent à l’échelle mésoscopique par une évolution non linéaire du cisaillement.
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