Les essais de fatigue pour les composites

Les composites à base de matrice polymérique renforcée aux fibres ont joué un rôle dans la réduction de l'impact environnemental de nombreux secteurs. Ils réduisent le poids de nombreuses pièces structurelles et de systèmes tout en apportant des propriétés mécaniques excellentes.

La prévalence accrue des plastiques renforcés dans les composants essentiels à la sécurité souligne le besoin d'établir des tests et des critères de défaillance précis. Le projet financé par l'UE MICRAFIT a posé les fondements pour une boîte à outils de méthodologie d'essais de fatigue multiaxiale accélérée avec des critères de défaillance très précis. L'attention a été portée sur une structure sandwich à plusieurs couches et à une couche ou sur les composites empilables pour l'industrie de l'aéronautique.

La charge de fatigue multiaxiale, est, comme son nom l'indique, la charge le long de plus d'un des trois axes du système de coordonnées cartésiennes. Jusqu'à récemment, la plupart des discussions de charge cyclique impliquait une charge uni-axiale. Néanmoins, en réalité, de nombreux systèmes comme les arbres en rotation et les nombreux composants automobiles et aéronautiques sont soumis à un état multiaxial de stress cyclique.

MIFACRIT a abordé cette situation pour le cas des plastiques renforcés. Sa robustesse se base sur l'interaction entre les expériences et la simulation numériques avancée exploitant les méthodes de fracture et de mécanique de l'endommagement.

Les tests de matériaux ont intégré une caractérisation visco-élastique pendant une tension constante et des essais de stress pendant la charge cyclique. Les paramètres de fréquence et de température étaient variés. La modélisation mathématique à deux étapes représente les descriptions locales et mondiales. Les résultats de simulation ont été comparés aux résultats expérimentaux de manière réitérative pour affiner les modèles. Les valeurs limites pour les différents critères ont été déterminées.

MIFACRIT a développé la procédure pour capturer les propriétés élastiques ainsi que les propriétés de dégâts et de défaillance des plastiques renforcés en évaluant les effets mécaniques au sein de la microstructure dans différentes conditions de charge. Une optimisation supplémentaire renforcera la fiabilité des propriétés évaluées, assurant une prévision précise des durées de vie des plastiques renforcés dans des conditions de charge multiaxiales. Cela permettra une production plus rapide de composants structurels de haute qualité et sûrs.