Abstract FR:

Cette étude est une contribution à la compréhension des mécanismes d’endommagement de stratifiés composites carbone/époxy soumis à des contraintes thermomécaniques en environnement oxydant. Lorsque ces matériaux sont soumis à des chargements thermomécaniques à température élevée (100°C - 150°C), la présence d’oxygène favorise l’amorçage de fissures matricielles en surface et accélère leur propagation vers le cœur du stratifié, conduisant ainsi à un état catastrophique d’endommagement. Une démarche expérimentale a été mise en œuvre pour découpler les différents mécanismes d’endommagement. L’analyse des résultats, associée à un calcul par éléments finis des contraintes thermomécaniques de bord, permet de proposer un scénario d’endommagement couplé « oxydation – contraintes » pour une structure stratifiée croisée soumise à un cyclage thermique sous oxygène. Dans une deuxième partie, on étudie plus précisément les modifications de propriétés mécaniques de la matrice époxy non renforcée induites par l’oxydation. On montre que l’oxydation, via un effet d’anti-plastification interne, conduit à une augmentation du module élastique d’indentation, une diminution de la capacité d’amortissement et de la température de transition vitreuse. Par ailleurs, on a trouvé qu’il existe une corrélation entre les valeurs du module élastique du matériau oxydé et celles de la concentration en produits d’oxydation obtenues à l’aide d’un modèle cinétique d’oxydation (diffusion - réaction). Cette corrélation phénoménologique a permis d’effectuer un calcul couplé « oxydo-mécanique » afin de déterminer, pour une structure de résine non renforcée, le champ de contraintes généré par la présence d’une couche oxydée.