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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 26/2 - 2016  - pp.165-184  - doi:10.3166/rcma.26.165-184
TITRE
Analyse expérimentale des évolutions thermique et de l'endommagement de DCFC soumis à des chargements statique et de fatigue

TITLE
Experimental analysis of thermal and damage evolutions of DCFC under static and fatigue loading

RÉSUMÉ

Les composites à fibres de carbone discontinues (DCFC) sont des matériaux relativement récents qui ont déjà été employés pour la fabrication de composants industriels, tels que par exemple les contours de hublots des Boeing 787 Dreamliner. Cependant leur utilisation pour la réalisation de pièces structurelles reste encore marginale, leurs lois de comportement s’avérant être assez différentes de celles mieux connues des composites à fibres longues. Cette étude présente donc les résultats expérimentaux obtenus sur des éprouvettes trouées en DCFC soumises à des sollicitations de traction, en quasi-statique et en fatigue. Les éprouvettes sont équipées de jauges d’extensométrie et chaque essai est suivi par caméra infra-rouge (IR) afin de relever les variations de température apparaissant en surface d’éprouvette. Les essais quasistatiques montrent que la caméra IR permet de relever, aussi bien de brèves variations de température localisées aléatoirement sur toute la surface de l’éprouvette dès les premiers niveaux de chargements, qu'une élévation de température progressive aux bords du trou à l’endroit où la rupture finale se produit. De plus, lors des essais de fatigue, il est montré qu’il existe une très bonne corrélation entre élévation de température et endommagement de l’éprouvette. Enfin, il est aussi montré que l’élévation de température de l’éprouvette est un paramètre qui permet de déterminer la limite de fatigue (HCFS) de ce matériau de manière beaucoup plus rapide que les méthodes traditionnellement employées.



ABSTRACT

Discontinuous carbon fibre composite (DCFC) is a new low-cost material that has already been applied for commercial components, such as window frames of the Boeing 787 Dreamliner. Studying DCFC is very challenging because it does not show the same behaviour than conventional composites or isotropic materials. This work presents an experimental study of DCFC specimens submitted to static and fatigue tensile loading, based on mechanical and thermography non destructive evaluation (NDE) technique. An infra-red (IR) camera is used for real time monitoring of temperature change at the specimen outer surface. Under static loading, thermal response permits to well detect the early appearance of micro defects up to the final failure of DCFC material. Moreover, thermal response gives a good correlation with the damage evolution under fatigue loading. It is also shown that thermography method allows to successfully determine the high cycle fatigue strength (HCFS) of DCFC material.



AUTEUR(S)
Jefri BALE, Emmanuel VALOT, Martine MONIN, Olivier POLIT, Claude BATHIAS, Tresna SOEMARDI

MOTS-CLÉS
fibres de carbone, renforts discontinus, fatigue, analyse thermique.

KEYWORDS
carbon fibre, discontinuous reinforcement, fatigue, thermal analysis.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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