Essais dynamiques sur composites - Caractérisation aux basses fréquences

Comme tous les matériaux dits classiques, les matériaux composites présentent des comportements thermomécaniques variables selon leur domaine d’utilisation : dépendance aux sollicitations, effet de la température ou de l’environnement. Les essais mécaniques pratiqués sur ce type de matériaux sont les essais classiques adaptés selon la spécificité du milieu et allant jusqu’à l’essai destructif. L’expérimentateur doit cependant avoir présent à l’esprit trois concepts spécifiques aux matériaux composites.

• Le premier est l’ anisotropie qui a trait à la nature du matériau.

  Le matériau composite est macroscopiquement homogène mais présente une anisotropie plus ou moins prononcée selon la nature des renforts. Une transposition pure et simple des techniques appliquées aux matériaux isotropes doit être examinée avec le plus grand soin : l’exemple le plus classique est l’essai de traction hors axe qui engendre des couplages de diverses sollicitations (traction, flexion, torsion) et est source de grande dispersion si il n’est pas pris en compte.

• Le deuxième concept est l’ hétérogénéité qui influe sur les essais à un degré moindre que l’anisotropie. Si l’hétérogénéité doit être prise en compte dans les essais de rupture (propagation de fissures) elle doit l’être aussi dans les tech-niques de caractérisation par propagation d’ondes où les inclusions peuvent jouer le rôle de guide d’ondes (cas des matériaux à fibres par exemple).

• Le troisième paramètre à prendre en compte lors d’une campagne d’essais est la forme des éprouvettes . Le nombre de caractéristiques à déterminer et donc le nombre de mesures vont croissant avec le degré d’anisotropie. Une structure composite est une structure figée de laquelle sont extraites les éprouvettes de caractérisation. Ces éprouvettes sont de forme imposée ce qui peut engendrer quelques difficultés. Comment par exemple déterminer le module d’Young dans le sens de l’épaisseur d’une plaque mince anisotrope ? Comment prendre en compte la courbure lorsque les éprouvettes sont extraites d’un tube ou d’un réservoir composite ?

Les matériaux composites à matrice organique possèdent des propriétés d’amortissement essentiellement dues au caractère viscoélastique de...