About the contribution of viscoelastoplasticity to the fatigue behavior of thermoplastic- and thermosetting-based comosites

De la contribution de la visco-élasto-plasticité au comportement en fatigue de composites à matrice thermoplastique et thermodurcissable

William Albouy (1)

1 GPM - Groupe de physique des matériaux

The present work was aimed at investigating the influence of the matrix visco-elastoplasticbehavior on the high-temperature fatigue behaviour of carbon woven-ply TP (PPS)-and TS (Epoxy)-based laminates. A fractography analysis showed that matrix-rich areas at the vicinity ±45° plies proved to be instrumental in modifiyng the damage chronology and the fatigue behaviour of angle-ply and quasi-isotropic laminates.In order to evaluate the contribution of viscoelasticity and viscoplasticity to the thermo-mechanical response of C/TP laminates at T>Tg, a linear spectral viscoelastic model and a generalized Norton-type viscoplastic model have been implemented int the Finite Elements code Cast3m. A digital image correlation technique has been used to validate the model's ability to predict the response of high gradient structures to various loading.

La présente étude vise à comprendre l'influence du comportement visco-élasto-plastique d'une matrice TP (PPS) et TD (Epoxy) sur le comportement en fatigue à haute température de composite tissés à fibres de carbone. Une analyse fractographique a permis de révéler le rôle déterminant des zones riches en matrice au niveau des plis à ±45° dans la chronologie d'endommagement et sur le comportement en fatigue de stratifiés à plis croisés et quasi-isotropes. Afin d'évaluer la contribution de la viscoélasticité et de la viscoplasticité de la matriceTP au comportement thermomécanique des stratifiés C/TP à T>Tg, un modèle viscoélastique de Norton généralisé ont été implémentés dans le code Eléments Finis Cast3m. Une technique de corrélation d’images numériques (CIN) a été mise œuvre pour tester la capacité du modèle à prédire la réponse du stratifié dans le cas de structures à forts gradients de contraintes.

Mots clés: Laminates; Thermoplastic; Thermoset; Creep; Fatigue; Finite Element simulation

Mots clés: Matériaux composites; Thermoplastique; Thermodurcissable; Fluage; Fatigue; Simulation Elements Finis

Domaines: Mécanique des matériaux [physics.class-ph]

William Albouy. De la contribution de la visco-élasto-plasticité au comportement en fatigue de composites à matrice thermoplastique et thermodurcissable. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. INSA de Rouen, 2013. Français. ⟨NNT : 2013ISAM0021⟩. ⟨tel-00942294⟩