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ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers (06/07/2010), Marie-Christine LAFARIE-FRENOT ; Denys GAMBY (Dir.)
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Endommagement de stratifiés aéronautiques à fibres de carbone et matrice polymère soumis à des chargements monotones ou cycliques à plusieurs températures. Expériences et modélisation
Anh Thang Vu1

L'objectif principal de ce travail est d'étudier la cinétique d'endommagement par multifissuration matricielle de stratifiés croisés [0m/90n]S, carbone/époxyde IM7/977-2 ou IMS/M21 utilisés dans l'industrie aéronautiques, à partir d'essais de traction sous chargement monotone et de fatigue, à plusieurs températures. L'évolution de la densité de fissures dans des stratifiés [0m/90n]S sous chargement monotone est étudiée expérimentalement puis décrite par un critère énergétique faisant intervenir l'énergie de rupture. Plusieurs expressions du taux de restitution d'énergie ont été comparés pour obtenir une bonne évaluation de l'énergie de rupture en fonction de la densité de fissures. L'influence du délaminage et de la température sur les courbes de fissuration a aussi été considérée. Pour le composite IM7/977-2, l'influence de la température est décrite au moyen du principe de superposition temps-température, en cherchant à construire des courbes maîtresses d'iso-endommagement. Un passage de l'étude de la fissuration sous chargement monotone à l'étude de la fissuration progressive sous chargement de fatigue a été étudié. Une étude expérimentale et une simulation de l'évolution de la densité de fissures transverses en fonction du nombre de cycles sont présentées. Dans le critère de fissuration, une loi de dégradation de l'énergie de rupture en fatigue du matériau qui repose sur une génération de l'hypothèse simple de Vinogradov concernant la forme des courbes S-N de première fissuration et qui prend en compte l'effet de courbe «R» a été utilisée.
1:  MPM - Mécanique et physique des matériaux
Endommagement – Mécanique de l' (milieux continus) – Composites polymères – Composites--Délaminage – Contraintes thermiques – Matériaux--Fissuration

Study of the transverse cracking kinetics in [0m/90n]S cross-ply laminates made of IM7/977-2 or IMS/M21 composite systems, which are used in the aeronautic industry, from monotonic or cyclic tensile tests performed at several temperatures.
The main objective of this study is to investigate the transverse cracking kinetics in [0m/90n]S cross-ply laminates made of IM7/977-2 or IMS/M21 composite systems, which are used in the aeronautic industry, from monotonic or cyclic tensile tests performed at several temperatures. An energetic cracking criterion is used. Several strain energy release rate expressions are compared, in order to obtain a realistic curve of fracture energy versus crack density. The influence of delamination and temperature on the cracking curves (crack density versus applied stress) is also considered. For the IM7/977-2 composite sysstem, the temperature effect can be accounted for using the time-temperature superposition principle, by constructing master curves of equal damage. A transition from monotonic cracking to fatigue cracking is investigated. Experimental results and simulations of transverse crack growth during fatigue tests are presented. The cracking criterion uses a fracture energy expression stemming from an extension of Vinogradov's model which relies upon a simple assumption regarding the shape of first cracking S-N curves, and takes into account the R-curve effect.
Continuum damage mechanics – Polymeric composites – Composites materials--Delamination – Thermal stresses – Materials--Cracking

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