Essais dynamiques sur composites - Caractérisation aux hautes fréquences

Les matériaux composites à matrice organique possèdent des propriétés d’amortissement essentiellement dues au caractère viscoélastique de la matrice et aux propriétés d’interface fibre-matrice. Ces propriétés dépendent plus ou moins fortement de la fréquence et de la température. Au niveau des composites, ces propriétés ont une dépendance directionnelle ce qui implique que ce type de matériau composite est un milieu amortissant anisotrope.

Si les propriétés d’élasticité du composite peuvent être déterminées par des essais quasistatiques, les propriétés d’amortissement nécessitent, par essence, l’utilisation des essais dynamiques. Dans la première partie de l’analyse consacrée aux essais dynamiques sur composites nous avons examiné les principes et les dispositifs d’essais permettant d’obtenir les modules techniques d’un matériau composite (excepté le coefficient de Poisson) pour des fréquences n’excédant pas la dizaine de kilohertz. Cette seconde partie, consacrée aux essais par propagation d’ondes sur composites, vient compléter le dispositif « essais dynamiques » en agissant dans deux directions : compléter la matrice des rigidités (ou des souplesses) et connaître le matériau à des fréquences largement supérieures à la dizaine de milliers de hertz.

Les dispositifs, basés sur la propagation d’ondes, doivent éviter les phénomènes d’ondes stationnaires ce qui implique de réaliser des essais en milieux semi-infinis. En d’autres termes, la longueur d’onde doit être très inférieure à la taille de l’échantillon de matériau. Compte tenu de la vitesse des ondes dans les composites (2 000 à 5 000 m/s) les essais doivent être menés à des fréquences ultrasonores. Nous illustrerons l’ensemble des essais dynamiques en caractérisant un composite viscoélastique à fibres unidirectionnelles et un composite stratifié se présentant sous forme de tube cylindrique.

Cet article constitue le second volet d’une série consacrée aux essais dynamiques sur composites :

• Essais dynamiques sur composites. Caractérisation aux basses fréquences ;

• Essais dynamiques sur composites. Caractérisation aux hautes fréquences ;

• Essais dynamiques sur composites. Pour en savoir plus.