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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 15/2 - 2005  - pp.189-219  - doi:10.3166/rcma.15.189-219
TITRE
Caractérisation et modélisation du vieillissement de matériaux composites

RÉSUMÉ
L'objectif de l'étude est de prévoir la durée de vie ou l'état de résistance au bout d'un temps donné d'une pièce soumise à un vieillissement hygrothermique. Expérimentalement, après analyse des cinétiques d'absorption, il a été mis en évidence, par des essais de traction, que les propriétés considérées (contrainte à rupture, module de rigidité) diminuent en fonction de la quantité d'eau reprise. Une démarche originale de modélisation par éléments finis est alors développée. Une première étape permet de connaître l'état d'humidité en tout point du matériau, pour n'importe quel état intermédiaire entre les états sec et saturé en eau. Les propriétés mécaniques correspondantes sont alors attribuées localement. Le calcul permet ensuite de déterminer, connaissant le gradient de propriété suivant l'épaisseur, le comportement global du matériau. Le modèle permet de différencier les évolutions réversibles et irréversibles mises en évidence expérimentalement ; les endommagements d'origine hydrique ou mécanique peuvent être pris en compte, simultanément ou séparément.


ABSTRACT
The aim of this study was to better understand the aging of glass-epoxy composites exposed to humid conditions and to predict its effects on the lifetime of structures by revealing the modification of mechanical properties. An original approach has been developed. At first water diffusion in the material was studied by gravimetric methods under different RH conditions. The results obtained could be described by a fickian model of diffusion. The specimens saturated at different levels were then mechanically characterised and tensile strength and shear modulus were seen to decrease with water uptake. Then with a simulation by finite elements we consider different sections throughout the thickness of the material. As a first step of the modelling of diffusion process, any non uniform water concentration distribution across the composite can be determined for any conditions (temperature, humidity, aging time). Corresponding mechanical properties at each point are deduced. The model which is proposed enables the global behaviour of composite to be determined at all stages of water absorption.


AUTEUR(S)
Julien MERCIER, Anthony BUNSELL, Philippe CASTAING, Jacques RENARD

MOTS-CLÉS
composite, vieillissement, caractérisation mécanique, modélisation.

KEYWORDS
composite, aging, modelling, mechanical characterisation, glass-epoxy.

CITATIONS
rcma.revuesonline.com/revues/15/citation/7134.html

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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