Tutelle du CNRSLaboratoire des Composites Thermo Structuraux UMR5801

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Tests de Comportement



Le comportement non linéaire des matériaux composites thermostructuraux est directement influencé par les modes d'endommagement des constituants sous l'influence de divers facteurs tels que : la microstructure du matériau, les interactions fibre/matrice, les contraintes résiduelles et le champ des contraintes mécaniques, thermiques et chimiques imposées. L'étude du comportement des composites est donc naturellement multi-échelle et multi-physique.

Courbes d'essais de traction sur un tube SiC/SiC, avec des images de déformations associées obtenues par corrélation d'images.

Les échelles d'étude de ces matériaux sont successivement le monofilament, le microcomposite, le fil, le minicomposite et enfin le composite à renfort tissé multidirectionnel.



Le comportement non linéaire des matériaux composites thermostructuraux est directement influencé par les modes d'endommagement des constituants sous l'influence de divers facteurs tels que : la microstructure du matériau, les interactions fibre/matrice, les contraintes résiduelles et le champ des contraintes mécaniques, thermiques et chimiques imposées. L'étude du comportement des composites est donc naturellement multi-échelle et multi-physique.

Etude de la multi-fissuration d'un mini-composite utilisant la tomographie X synchrotron. A gauche : visualisation de la partie médiane de l'échantillon en transparence, les fissures et le fil de guipure en tungstène restant plus opaques. A droite : vue en section d'une fissure à différents niveaux de chargement, illustrant bien la progression hélicoïdale de la fissure

L'étude expérimentale du comportement mécanique permet de déterminer les modes de déformation et les mécanismes d'endommagement et de rupture. Une part importante des études mécaniques est consacrée aux influences de l'environnement sur le comportement en fatigue et la durée de vie.

En complément, des études sur l'évolution chimique des matériaux sans contraintes extérieures sont également réalisées. En effet, le comportement va varier en fonction des conditions appliquées (pression, température, composition de l'atmosphère agressive). On va jusqu'à effectuer des tests accélérés dans des conditions durcies, pour améliorer la compréhension des mécanismes.

Le comportement non linéaire des matériaux composites thermostructuraux est directement influencé par les modes d'endommagement des constituants sous l'influence de divers facteurs tels que : la microstructure du matériau, les interactions fibre/matrice, les contraintes résiduelles et le champ des contraintes mécaniques, thermiques et chimiques imposées. L'étude du comportement des composites est donc naturellement multi-échelle et multi-physique.

Expériences d'Analyse ThermoGravimétrique (ATG). A gauche, schéma du montage ; en haut, au milieu : champ calculé de concentration en dioxygène ; en haut à droite : champ calculé des vitesses d'écoulement des gaz. En bas à droite : Pression partielle d'oxygène au-dessus de l'échantillon (au fond du creuset) en fonction du débit moyen [Rebillat et al., 2016]



L'ensemble de ces études a amené le laboratoire à développer des moyens d'essais originaux comme une cellule d'essais sous tomographe X et à nouer des collaborations avec divers organismes comme l'ESRF, Soleil et la plateforme de caractérisation Placamat.

Les modèles d'endommagement progressif, d'auto-cicatrisation et de rupture combinent dans ce cas lois micromécaniques et lois cinétiques d'oxydation, obtenues par analyse des résultats de tests variés.

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Responsable

Rebillat Francis
Professeur UB
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Membres

Camus Gerald
Chercheur CNRS
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Caty Olivier
Enseignant Chercheur
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Cazabat Patrick
Détaché SAFRAN
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Herb Vincent
Ingénieur SAFRAN
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Humez Bruno
ITA CNRS
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Jouannigot Stephane
ITA CNRS
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Stuart David
ITA CNRS
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Vignoles Gerard
Directeur
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