Abstract FR:

Les modes d'endommagement et de rupture de matériaux composites carbone/époxy unidirectionnels (1d) et bidirectionnels a plis croises (2d) sont étudiés par des essais de flexion 3 points et de flexion par flambement. Dans un premier temps, après l'étude bibliographique des propriétés mécaniques des matériaux polymères et des composites à matrice organique, les comportements au fluage et à la relaxation de contrainte de la résine époxy ont été discutés et corrèles aux résultats de la caractérisation physico-chimique. Malgré la présence de nombreux défauts d'élaboration les essais sur éprouvettes lisses ont révèle une grande homogénéité de l'époxy, une bonne tenue à la fatigue dynamique et un comportement a la rupture fragile. La ténacité (k#i#c = 3 mpam) relativement élevée s'explique par une forte déformation inélastique autour du front d'entaille, liée au caractère visco-élasto-plastique de la résine. Cette région englobe une zone plus petite de déformation plastique dont la taille a été estimée à partir d'une approche phénoménologique précédemment développée pour des matériaux céramiques, et comparée aux valeurs calculées par les modelés d’Irwin et de dugdale. Dans un second temps, nous avons analysé les modes d'endommagement et de rupture de deux types de composites sollicites en flexion 3 points par chargement monotone, statique et dynamique, afin de les comparer à ceux associés à l'essai de flexion par flambement. Un dispositif original de flexion par flambement a été réalisé et valide pour cette étude. L'analyse du développement de l'endommagement in-situ et post-mortem indique que le flambage des fibres de carbone dans le pli le plus comprime est à l'origine de la ruine de ces matériaux. L'état de contraintes autour de l'appui supérieur en flexion 3 points contribue au flambage précoce des fibres, mais ce mécanisme d'endommagement est également celui prédominant en flexion par flambement. La bonne tenue à la fatigue statique et dynamique du stratifie 1d s'explique par l'émoussage des fissures issues des zones de flambage dans le pli de peau en compression (délaminage entre les plis). Dans le cas du matériau 2d des fissures issues du pli longitudinal le plus comprime sont relayées par celles précédemment formées dans la strate transverse adjacente pour conduire à la rupture brutale.