Étude de l'endommagement des matériaux composites sollicités thermiquement via l'acousto-ultrasonique

Abstract

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés à cause de leurs propriétés mécaniques spécifiques très élevées comparativement à celles des métaux. Cependant la difficulté de pouvoir prédire la durée de vie des composites freine leurs applications dans les technologies de pointe comme l'aérospatial ou l'aéronautique. Parmi les méthodes de contrôle non-destructif (CND) connues, l'Acousto-Ultrasonique (AU) a montré un certain potentiel à détecter la présence d'endommagements et à suivre l'état de santé du matériau composite en évaluant ses propriétés mécaniques. Le but de ce travail est donc, dans un premier temps, de correler les propriétes mécaniques aux mesures AU pour valider l'AU comme technique d'évaluation non-destructive fiable et susceptible d'interroger les propriétés élastiques des composites et dans un deuxième temps d'utiliser cette approche pour identifier et caractériser l'effet d'une dégradation thermique sur les propriétés mécaniques de plaques composites avec fibres de carbone et matrice epoxyde. Du point de vue expérimental, il s'agit d'analyser les signaux AU émis par les plaques composites vierges et endommagées par un traitement numérique pour en déduire les paramètres temporels (RMS, Énergie, ...) et pour évaluer les modules E[indice inférieur 1] et E[indice inférieur 2] les rigidités longitudinale et transversale du composite. Par la suite, les résultats des éprouvettes de traction découpées de ces mêmes plaques sont comparés aux résultats de l'analyse AU. L'examen micrographique complémentaire effectué sur les plaques en fin de test vient apporter des précisions sur les causes de la dégradation des propriétés mesurées. Les résultats de l'étude montrent que l'AU est une technique fiable pour évaluer les propriétés mécaniques des composites. De plus, il est démontré que l'AU est un outil viable pour détecter et quantifier la variation de l'état structural du matériau dégradé thermiquement et ce, en déterminant les propriétés élastiques de façon non-destructive avec accès à une seule face.