Caractérisation de l'endommagement des matériaux composites carbone-époxyde sollicités en compression statique et cyclique

Abstract

Cette étude a pour but d'identifier la nature et le moment d'apparition des modes de rupture des matériaux composites carbone-époxyde sollicités en compression statique et cyclique. A cette fin, les méthodes expérimentales retenues sont de deux natures. D'une part, l'endommagement du matériau est suivi par émission acoustique (EA) et par extensométrie axiale. D'autre part, les techniques de pelage, de marquage de la matrice et de répliques des bords longitudinaux sont appliquées aux éprouvettes endommagées pour identifier les modes de rupture par microscopie optique et à balayage. Les essais en compression statique des éprouvettes unidirectionnelles et croisées de composition CELION 3000 et 6000/5208 montrent certaines particuliarités communes d'EA: nombre et amplitude des salves relativement faibles; activité acoustique présente tôt lors de l'essai; évolution quasi-linéaire des salves en fonction de la charge; discontinuité de la relation de POLLOCK et de la loi Gaussienne ce qui laisse supposer la présence de plus d'un mécanisme d'endommagement. L'observation microscopique des éprouvettes croisées révèle la présence de nombreuses microfissures dans la résine concentrées aux plis 45° (associées à la majorité des salves de faible amplitude) et la délamination entre les plis 0° et 90° (salves de forte amplitude). L'analyse du module d'élasticité en compression cyclique à 1 Hz et 10 Hz réalisée sur le matériau IM6 5245c montre que les éprouvettes 0° ne s'endommagent pas en fatigue car l'énergie dissipée, évaluée à partir des boucles d'hystérésis, demeure constante. Quant aux éprouvettes 90°, la baisse du module d'élasticité est causée par l'apparition et la progression de microfissures parallèles à l'axe de sollicitation. L'observation des répliques des bords longitudinaux confirme ce résultat.