Bibliographie & annexes
Présentation
NOTE DE L'ÉDITEUR
Les normes ISO 180 de décembre 2000, ISO 180/A1 de décembre 2006 et ISO 180/A2 d'avril 2013 citées dans cet article ont été remplacées par la norme NF EN ISO 180 (T51-911) : Plastiques - Détermination de la résistance au choc Izod (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1912 (Janvier 2020).
La norme NF EN ISO 527-1 d'avril 2012 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 527-1 (T51-034-1) : Plastiques - Détermination des propriétés en traction - Partie 1: Principes généraux (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1909 (Octobre 2019).
Les parties 1 et 2 de la norme ISO 1183 citée dans cet article ont été remplacées par les normes ISO 1183-1 et -2 "Plastiques - Méthodes de détermination de la masse volumique des plastiques non alvéolaires - Partie 1: Méthode par immersion, méthode du pycnomètre en milieu liquide et méthode par titrage - Partie 2: Méthode de la colonne à gradient de masse volumique" (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1902 (février 2019).
La norme NF EN ISO 527-3 d'octobre 1995 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 527-3 (T51-034-3) "Plastiques - Détermination des propriétés en traction - Partie 3 : Conditions d'essai pour films et feuilles" (Révision 2018)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1812 (décembre 2018).
Le projet de norme ISO 13586 cité dans cet article, ainsi que la norme ISO 13586/A1 de juin 2003 ont été remplacés par la norme ISO 13586 : Plastiques - Détermination de la ténacité à la rupture (GIC et KIC) - Application de la mécanique linéaire élastique de la rupture (LEFM)" Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).
Le projet de norme PR EN 6035 cité dans cet article a été remplacé par la norme NF EN 6035 (L17-027) "Série aérospatiale - Matières plastiques renforcées de fibres - Méthode d'essai - Détermination de la résistance en traction lisse et en traction trouée" Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1806 (juillet 2018).
Auteur(s)
-
Patricia KRAWCZAK : Docteur-ingénieur - Responsable du laboratoire « Structures en composites » de l’École des mines de Douai
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les essais utilisés pour caractériser les plastiques homogènes peuvent être appliqués en grande partie aux plastiques renforcés (se reporter aux articles spécialisés du présent traité), moyennant cependant un soin particulier à apporter à la préparation des échantillons, aux conditions expérimentales et au dépouillement des résultats, dans la mesure où, compte tenu du caractère hétérogène et souvent très fortement anisotrope des matériaux composites, des petits défauts de fabrication, de découpe et d’angle de chargement peuvent engendrer, outre une dispersion des résultats, des variations importantes d’états de contrainte allant jusqu’à modifier les mécanismes de ruine.
Néanmoins, pour tenir compte de la particularité des matériaux composites (hétérogénéité, anisotropie...) ont été mis au point des essais spécifiques, notamment pour en analyser la composition (teneur en renfort et taux de vide, qualité de la liaison renfort/matrice), mesurer leurs caractéristiques spécifiques (résistance au délaminage), contrôler la sensibilité à l’endommagement (mécanique de la rupture) et étudier le comportement des demi-produits (tubes et raccords) et des pièces industrielles (citernes et réservoirs). En outre, les essais plus traditionnels (traction, flexion, compression...) ont été adaptés à ces matériaux (modification des géométries des éprouvettes et conditions d’essais, essais dans les directions principales du composite par exemple).
Dans les paragraphes qui suivent sont présentées les principales techniques spécifiques utilisables dans l’industrie, faisant l’objet de normes ou de développements très avancés dans les laboratoires. On se limite ici aux essais de caractérisation des composites à l’état solide, le contrôle des matières premières (résines, renforts) et des semi-produits (préimprégnés) étant traité dans d’autres articles spécialisés du présent ouvrage.
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Essais sur éprouvettes planes et barreaux3. Analyse de l’interface fibre/matrice
S’il est d’usage courant d’analyser le comportement des composites en fonction de leurs deux composantes de base, matrice et renfort, en revanche la littérature scientifique et technique est beaucoup plus discrète sur l’influence de l’interface (parfois nommée interphase). La difficulté du problème réside en effet dans le fait que la notion d’interface reste relativement floue, que la zone interfaciale n’existe pas en soi, qu’elle ne se crée que lors de la mise en œuvre du composite et qu’il est difficile de lui attribuer un ensemble de propriétés mécaniques.
Pourtant, l’interface assurant la continuité entre deux matériaux différents, fibres et résine, un défaut d’adhérence engendre des problèmes de comportement mécanique dans la mesure ou l’interface remplit une double fonction de protection des fibres contre les agressions extérieures, hydrothermiques notamment, d’une part, et de transmission d’efforts interfibres d’autre part. Des études ont montré d’ailleurs le rôle important de l’interface sur le comportement mécanique des composites à court terme [9], notamment en terme d’amorçage et de propagation de fissures, en traction transverse et cisaillement, mais aussi sur le comportement à long terme en fatigue dynamique sous contraintes biaxiales [10], mettant ainsi en évidence l’intérêt du développement d’ensimages spécifiques.
Il n’existe actuellement pas de méthodes normalisées de quantification de la qualité de l’interface fibre/matrice. En revanche, différentes méthodes, présentées ci-dessous, ont été développées dans des laboratoires de recherche et sont déjà largement utilisées.
3.1 Analyse microscopique
Les premières tentatives de contrôle de la qualité de l’interface ont consisté à essayer de visualiser la zone interfaciale [11]. Néanmoins, compte tenu de l’échelle d’observation, les méthodes classiques de microscopie ne fournissent en général que peu d’informations. Ainsi, en microscopie optique, la zone entre fibres et matrice n’est visible que lorsqu’elle est très développée, ce qui est le cas uniquement pour certains couples fibre/matrice (fibre de carbone / matrice thermoplastique semi-cristalline par exemple). Des techniques plus puissantes, telles que la microscopie électronique par transmission à haute résolution,...
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Analyse de l’interface fibre/matrice
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRAWCZAK (P.), PABIOT (J.) - La mesure des porosités dans les composites industriels et leur incidence sur les propriétés mécaniques. - Composites, no 3, mai-juin 1991, p 291-295, 8 fig. 19 réf. bibl., Centre de Promotion des Composites, Paris (F).
-
(2) - SUAREZ (J.C.), MOLLEDA (F.), GUËMES (A.) - Void content in carbon fibre/epoxy resin composites and its effects on compressive properties - (Le taux de vide dans les composites fibres de carbone/résine époxy et son influence sur les propriétés mécaniques de compression). Vol. Composites properties and applications. 9th International Conference on Composite Materials (ICCM/9), Madrid, Espagne, 12-16 juillet 1993, A. Miravete, University of Zaragoza, Woodhead Publ. Ltd., 1993, p. 589-596, 6 fig., 7 réf. bibl.
-
(3) - RUBIN (A.M.), JERINA (K.L.) - Evaluation of porosity in composite aircraft structures - (Évaluation de la porosité dans les structures d’avion en composites). Composites Engineering, vol. 3, no 7-8, 1993, p. 601-618, 14 fig., 13 réf. bibl., Pergamon Press, Oxford (UK).
-
(4) - LIPOWITZ (J.), RABE (J.A.), FREVEL (L.K.), MILLER (R.L.) - Characterization of nanoporosity in polymer derived ceramic fibers by X-ray scattering techniques - (Caractérisation de la nanoporosité...
ANNEXES
1 Fournisseurs de matériels d’essais
Liste non exhaustive
Ceast Spa http://www.ceast.com
Deltalab http://www.deltalab.fr
Erichsen http://www.erichsen.de
Euro Physical acoustics (Sté)
Instron http://www.instron.com
Lloyd Instruments http://www.lloyd-instruments.co.uk
Métravib RDS http://www.metravib.com
MTS Systems
Perkin Elmer http://www.perkinelmer.fr
Rheometric Scientific France
Schenck http://www.schenck-usa.com
Sodexim http://www.sodexim.com
Testwell http://www.testwell.fr
TA Instruments http://www.tainst.com
Zwick http://www.zwick.com
Soudax http://www.soudax.fr
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