Article

1 - CONTEXTE

2 - COUPLAGE THERMOMÉCANIQUE

3 - COUPLAGE DIFFUSO-MÉCANIQUE

4 - COUPLAGE THERMO-CHIMICO-MÉCANIQUE : THERMO-OXYDATION

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : AM5323 v1

Vieillissement de matériaux composites à matrice organique - Cas d'études

Auteur(s) : Marco GIGLIOTTI, Jean-Claude GRANDIDIER, Marie Christine LAFARIE-FRENOT

Date de publication : 10 juin 2014

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RÉSUMÉ

Cet article est consacré à la présentation d'exemples et cas d'études concernant les couplages thermomécanique, diffuso-mécanique, thermo-chimico-mécanique-oxydant, qui apparaissent lors du vieillissement de matériaux composites à matrice organique pour applications aéronautiques et aérospatiales. Pour chaque type de couplage, les étapes de caractérisation expérimentale, modélisation, identification et simulation sont abordées, en s'appuyant sur les références bibliographiques existantes et sur des travaux de recherche.

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ABSTRACT

Ageing of organic composite materials. Case studies

Abstract This article focuses on the presentation of some examples and case studies concerning thermo-mechanical, diffuse-mechanical and thermo-chemo-mechanical-oxidation couplings taking place during ageing of composite materials with organic matrix for aircraft and aerospace applications. For each type of coupling experimental characterization, modelling, identification and simulation are discussed, based on existing literature references and on research.

Auteur(s)

  • Marco GIGLIOTTI : Ingénieur de l'Université de Pise - Docteur en Mécanique du solide de l'École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne - Maître de conférences (HDR), Université de Poitiers et ISAE-ENSMA

  • Jean-Claude GRANDIDIER : Docteur en mécanique de l'Université de Metz - Professeur à ISAE-ENSMA Poitiers

  • Marie Christine LAFARIE-FRENOT : Docteur ès sciences physiques de l'Université de Poitiers - Professeur, Université de Poitiers et ISAE-ENSMA Poitiers

INTRODUCTION

L'intégration des Composites à matrice organique (CMO) dans des structures confrontées à des environnements agressifs demeure difficile à cause des problèmes de durabilité qui peuvent se manifester au cours de la vie de ces pièces. Le vieillissement des CMO résulte de l'action combinée de la température, de l'humidité, de la pression et de la lumière inhérents à l'environnement. Il dépend aussi des conditions de mise en œuvre (type de procédé, cycle de cuisson induisant des contraintes résiduelles) et de la structure physique du matériau, plus ou moins sensible aux espèces diffusantes et aux rayons lumineux. Il correspond à une évolution souvent irréversible des propriétés du matériau et son étude nécessite la mise en place d'approches multi-physiques et multi-échelles, à la fois expérimentales et théoriques, et soulève des questions scientifiques, outre que technologiques, de grande complexité.

Cet article est consacré à la présentation d'exemples et de cas d'études concernant les couplages thermomécanique, diffuso-mécanique, thermo- chimico-mécanique-oxydant qui apparaissent lors du vieillissement de matériaux composites à matrice organique (résine thermodurcissable) pour des applications aéronautiques et aérospatiales. Pour chaque type de couplage, les étapes de caractérisation expérimentale, modélisation, identification et simulation sont abordées, en s'appuyant sur les références bibliographiques existantes et – en partie – sur les travaux de recherche conduits par les auteurs.

Les étapes de caractérisation expérimentale, modélisation, identification et simulation de ces phénomènes sont discutées à partir du cadre mécanique/thermodynamique présenté dans un précédent article par les mêmes auteurs [AM 5 322].

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KEYWORDS

characterization tools   |   ageing of composite materials   |   multi-physical and multi-scale couplings   |   thermo-oxydation   |   composite materials   |   diffuso-mechanics coupling   |   transportation   |   mechanical engineering   |   mechanics of materials   |   thermodynamics of materials

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am5323


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - HAHN (H.T.), PAGANO (N.J.) -   Curing stresses in composite laminates.  -  Journal of Composite Materials, 9, p. 91-106 (1975).

  • (2) - WANG (T.M.), DANIEL (I.M.), GOTRO (J.T.) -   Thermoviscoelastic analysis of residual stresses and warpage in composite laminates.  -  Journal of Composite Materials, 26, p. 883-899 (1992).

  • (3) - ADAMS (D.S.), BOWLES (D.E.), HERAKOVICH (C.T.) -   Thermally induced transverse cracking in graphite-epoxy cross-ply laminates.  -  Journal of Reinforced Plastics and Composites, 5, p. 152-169 (1986).

  • (4) - PARK (C.H.), McMANUS (H.L.) -   Thermally induced damage in composite laminates: predictive methodology and experimental investigation.  -  Composites Science and Technology, 56, p. 1209-1219 (1996).

  • (5) - HENAFF-GARDIN (C.), LAFARIE-FRENOT (M.C.), GAMBY (D.) -   Doubly periodic matrix cracking in composite laminates. Part 2: Thermal biaxial loading.  -  Composite Structures, 36, p. 131-140 (1996).

  • ...

1 Événements

DURACOSYSDURAbility of Composite SYStems – Série de conférences internationales sur la durabilité des matériaux et des systèmes composites.

ICCMInternational Conference on Composite Materials – Série de conférences internationales sur les matériaux composites.

ECCMEuropean Conference on Composite Materials – Série de conférences internationales sur les matériaux composites.

ICEMInternational Conference on Experimental Mechanics – Série de conférences internationales sur les techniques et les méthodes expérimentales.

JNC – Journées Nationales sur les Composites – Série de conférences nationales sur les matériaux composites.

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

HAUT DE PAGE

2.1 Normes sur la durabilité des matériaux composites

FAR 25.613 - 2003 - Federal aviation regulations – Part 25 : material strength properties and design values - -

FAA AC 20-107A - 2009 - Federal aviation administration – Advisory...

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