L'instrumentation au service des matériaux

Matériau Ingénierie intègre les compétences indispensables au développement, à la fabrication et à la maintenance des solutions de mesure proposées.

Essais de G1c pour SAFRAN

Depuis plusieurs mois, notre laboratoire réalise des essais de propagation de fissures sur pièces collées à 23°C et à 120°C en collaboration avec la SAFRAN. Ces campagnes d’essais ont pour but d’étudier l’influence des colles et des états de surfaces de pièces utilisées dans l’aéronautique.

Les matériaux composites à matrice organique sont largement utilisés dans l’industrie aéronautique pour leur masse, généralement inférieure à celle des matériaux métalliques à rigidité équivalente. Ces matériaux sont ainsi employés dans la fabrication de pièces structurales (fuselage, ailes) qui peuvent endommagés par divers sollicitations dynamiques (ex : impact d’un oiseau lors d’une phase de vol).

L’endommagement qui peut apparaitre dans ces matériaux lorsqu’ils sont stratifiés et soumis à l’impact est le délaminage. Le processus de délaminage est une décohésion macroscopique localisée dans le milieu inter-laminaire, soit à l’interface entre deux plis adjacents d’un stratifié. Cette large décohésion compromet l’intégrité des structures composites légères et peut entrainer leur rupture catastrophique. D’où l’importance de prendre en considération les éventuelles phases d’initiation et de propagation du délaminage lors de l’étape de dimensionnement. En général, le délaminage induit par impact évolue selon une combinaison des modes I (ouverture) et II (glissement) de l’avancement d’une fissure. 

Modèle théorique et montage expérimental

 

 

A gauche, modèle théortique de rupture par ouverture (mode I). A droite, montage expérimental.

Dans le cas du mode I, les paramètres caractéristiques d’une loi cohésive sont généralement la contrainte critique σc, l’ouverture critique δc ou le taux de restitution d’énergie critique GIC. Ce dernier paramètre caractérise la ténacité de l’interface et quantifie l’énergie nécessaire pour initier et propager la fissure d’une unité d’aire selon le mode I.

Courbes G1c

Comparaison de courbes obtenues à 23°C et à 120°C sur des assemblages Ti/Ti.

Concrètement, l’éprouvette est sollicitée par le biais de deux blocs métalliques. Le déplacement de la traverse génère la propagation de la fissure (initiée par un film Téflon).

Cette propagation de la fissure peut être suivie par des marques tracées sur la tranche des éprouvettes. Néanmoins, Matériau Ingénierie a développé un système d’acquisition qui permet d’effectuer un traitement par analyse d’images.

La vidéo ci-dessous a été réalisée lors d’un essai sur un assemblage Titane/Titane à 120°C.

Test G1c 

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