Etude du comportement de composites stratifiés sous chargement statique et de fatigue - Ecole Centrale de Marseille Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

STUDY OF BEHAVIOUR OF LAMINATED COMPOSITES UNDER STATIC AND FATIGUE LOADING

Etude du comportement de composites stratifiés sous chargement statique et de fatigue

Résumé

This study deals with the behaviour of carbon/epoxy unidirectional laminated composites under static and fatigue loading. The model presented is unified: the same formalism is used for static and fatigue loading. It use damage mechanics, it is written at the ply scale under plane stresses assumption and it is stopped at the first ply failure. This work is placed in the framework of diffuse damage, the assumption of no macro-cracks (even delamination) is done. The industrial application field concerns structure like tubes and high safety context. The experiments held on concerns two testing processes: the traditional traction fatigue testing and a four points bending test on sandwich beams that has developed during this study and that allows to generate compression on one skin of the sample without instability. This testing machine under static loading has shown that kinematical hardening is the more convenient law to describe shear anelastic strains. The first results obtained for fatigue concern mainly the shear behaviour: , a damage evolution law has been built and identified, it depends on the maximum and the amplitude of loading, a fatigue threshold has been observed. The outlets of the study relates to the application on the one hand to the tubes and on the other hand with the woven material for which the assumption of diffuse damage is adapted even.
L'étude réalisée concerne le comportement endommageable de composites stratifiés carbone/epoxy composés de plis unidirectionnels sous chargements statique et de fatigue. Le modèle présenté s'inscrit dans le cadre de la mécanique de l'endommagement; il est orthotrope et est écrit à l'échelle du pli, sous l'hypothèse contraintes planes; il est unifié pour chargement statique et de fatigue et il est simplifié grâce à un critère d'arrêt à la première rupture de pli. On suppose l'état d'endommagement diffus et donc l'absence de macro-fissures: notamment de délaminages. Cette approche s'adapte aux structures type tube et aux contextes industriels de sécurité. Pour identifier ce modèle, diverses expériences ont été réalisées sur machine de traction conventionnelle et aussi sur une plate-forme de flexion 4 points sur sandwich développée pour l'étude. Cette dernière qui permet de générer de la compression sur une des peaux du sandwich sans instabilité, a permis de montrer grâce à des essais de cisaillement alterné le caractère cinématique de la loi d'écrouissage pour le cisaillement. Pour la fatigue, la seule sollicitation principalement étudiée est celle de cisaillement; la loi d'évolution de l'endommagement proposée dépend du niveau maximal et de l'amplitude de chargement. Un faible nombre d'essai a permis une première identification et une limite d'endurance a été observée. Les débouchés de l'étude concernent l'application d'une part aux tubes et d'autre part au matériau tissé pour lequel l'hypothèse d'endommagement diffus est encore mieux adaptée.
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Dates et versions

tel-00005514 , version 1 (13-04-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00005514 , version 1

Citer

Juliette Payan. Etude du comportement de composites stratifiés sous chargement statique et de fatigue. Mécanique [physics.med-ph]. Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00005514⟩
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