Vieillissement des composites - Mécanismes et méthodologie d’étude

Létablissement de critères et de modèles permettant de prévoir le comportement à long terme des composites à matrice organique (CMO) avec des renforts fibreux est un enjeu important pour les concepteurs et pour les utilisateurs. L’optimisation des performances des matériels, et en conséquence des matériaux qui servent à les élaborer, sur des durées de plus en plus longues nécessite de disposer de modèles de plus en plus fiables, prenant en compte l’ensemble des sollicitations subies et des dégradations induites avec leur mode de propagation en service. Ce comportement se doit d’être totalement intégré à la certification des structures CMO avant leur utilisation.

La durabilité met en jeu des phénomènes complexes, ce qui nécessite de comprendre les mécanismes de dégradation en cause et de coupler des connaissances de chimie, de physico-chimie, de mécanique, de simulation numérique pour aboutir à des modèles de prévision du comportement fiables, conduisant à faire coopérer des équipes pluridisciplinaires à leur étude. Pour mieux prévoir leur comportement à long terme, il est nécessaire de réaliser des vieillissements accélérés et de les corréler aux vieillissements de ces mêmes matériaux, dans leur configuration structurale, et dans leurs conditions d’emploi usuels. Le facteur d’accélération choisit ne doit pas modifier les mécanismes d’évolution du matériau, tous les facteurs d’influence doivent être explorés et leur mode d’action doit être compris. Le retour d’expérience de leur comportement en environnement d’utilisation est primordial pour valider les modèles de prévision qui peuvent être élaborés.

Cet article tente de définir les mécanismes et les phénomènes susceptibles de contribuer à la dégradation des propriétés des matériaux composites ainsi que la méthode et les moyens de vieillissement à mettre en œuvre pour établir des modèles de prévision fiables du comportement à long terme, ou tout au moins pour en prévoir le comportement en utilisation. Il se focalise plus particulièrement sur les CMO utilisés pour des applications structurale et, recense à travers divers exemples, les phénomènes de vieillissement susceptibles d’être rencontrés en service. L’application de la méthode de prévision du comportement à long terme et des moyens d’essais à des exemples précis est rapportée dans l’article .

Cet article vient en complément des différents articles relatifs aux études du vieillissement , , , et fait appels aux méthodes de caractérisation tant physico-chimiques , , , , [P 3 764], [P 3 766], que mécaniques décrites par ailleurs dans les recueils des TI.