Caractérisation des dommages au choc de composites stratifiés aéronautiques : application à la chute d'objets

International audienceCette étude porte sur la caractérisation des dommages de plaques stratifiées carbone/époxy suite à un impact basse vitesse. Les stratifiés étudiés sont constitués de nappes pré-imprégnées unidirectionnelles superposées de M21/T700GC. Les essais ont été réalisés en faisant varier masse de l'impacteur et hauteur de chute en conservant pour chaque essai, un niveau d'énergie identique recommandée par la norme aéronautique. L'instrumentation de l'essai ainsi que l'analyse multi physique réalisée sur les plaques impactées ont permis de mieux comprendre les mécanismes d'endommagements du matériau stratifié testé. En effet, ont été couplés accéléromètre, caméra rapide et jauges de déformations pour les mesures pendant l'essai. Une étude thermographique et une analyse aux ultrasons des plaques impactées ont révélés la localisation des endommagements dans les différents stratifiés testés. A niveau d'énergie initiale constante, les plaques testées avec la masse la plus importante sont très largement endommagées par rapport aux plaques impactées avec une faible masse

Thermomechanical analysis of fatigue induced damages in carbon/epoxy laminates

International audienceThe tensile fatigue behavior of a high stress carbon fiber epoxy-matrix composite laminates was examined at room temperature. Tension-tension cyclic fatigue tests were also conducted under load control at a sinusoidal frequency of 5 Hz to obtain stress-fracture cycles (S-N) relationship. The fatigue limits of the different lay-up tested were found and compared with the data resulting from self-heating tests on the same materials. This comparison reveals a good accordance between the two methods of fatigue limit determination. A macroscopic fatigue damage evolution law is then proposed to reproduce the experimental data

Thermomechanical analysis of fatigue induced damages in carbon/epoxy laminates

International audienceThe tensile fatigue behavior of a high stress carbon fiber epoxy-matrix composite laminates was examined at room temperature. Tension-tension cyclic fatigue tests were also conducted under load control at a sinusoidal frequency of 5 Hz to obtain stress-fracture cycles (S-N) relationship. The fatigue limits of the different lay-up tested were found and compared with the data resulting from self-heating tests on the same materials. This comparison reveals a good accordance between the two methods of fatigue limit determination. A macroscopic fatigue damage evolution law is then proposed to reproduce the experimental data

Détermination rapide de la limite de fatigue d’un tissu carbone à matrice thermoplastique

National audienc

Propriétés mécaniques en fatigue à grands nombres de cycles des composites carbone époxy: Détermination de la limite de fatigue par la méthode d’auto-échauffement

International audienceThis work deals with the fatigue mechanical properties determination of a unidirectional TR50-R367-2 carbon fibre reinforced epoxy resin. The high-cycle fatigue mechanical characteristics of this material are determined in only several hours by using the self-heating test method. The fatigue properties obtained with this innovative method are validated by comparison with Wöhler curves constructed from several months lasting tests.Contrary to fatigue tests, the proposed method enables to determine the endurance limit of a carbon fibre reinforced composite in only several hours. Finally, the dissipation simulation is fulfilled by using a damage elastoplastic fractional derivative model. This approach enables on the one hand to reproduce the hysteresis loops and on the other hand to simulate the sample temperature.Ce travail concerne la détermination des propriétés mécaniques en fatigue d’un pli unidirectionnel carbone époxy TR50-R367-2. Les caractéristiques mécaniques de fatigue à grand nombre de cycles de ce matériau sont déterminées en quelques heures à l’aide de la méthode d’auto-échauffement. Les propriétés de fatigue obtenues par cette méthode innovante sont validées à l’aide de la construction complète de la courbe de Wöhler réalisée en quelques mois. La méthode proposée permet donc de déterminer la limite de fatigue d’un carbone époxy en quelques heures contrairement aux essais classiques de fatigue. Enfin la simulation des dissipations est réalisée à l’aide d’un modèle élastoplastique endommageable à dérivées fractionnaires. Cette approche permet de reproduire les boucles d’hystérésis et de simuler l’évolution de la température de l’éprouvette

Rapid determination of the fatigue properties of carbon fiber epoxy matrix composite laminates by self heating tests

National audienceSelf-heating measurements under cyclic loading allow a fast estimation of fatigue properties of composite materials. The tensile fatigue behavior of a high stress carbon fiber epoxy-matrix composite laminates is examined at room temperature. Tension-tension cyclic fatigue tests are also conducted under load control to obtain high-cycle fatigue stress curves (S-N). The fatigue limits of the different composite lay-ups tested were successfully compared with data resulting from the self-heating test method on the same laminates. This comparison reveals a good agreement between the two methods dedicated to stress fatigue limit determination. In addition, a tomographic analysis is used to perform comparisons at the microscale between both fatigue methods. The nonlinear heat transfer laminate theory is used for self-heating tests simulation. Self-heating simulations involving conduction, convection, and boundary radiation are performed with the Finite Element code Cast3M

Rapid determination of the fatigue curve of a carbon fibers epoxy matrix composite laminates by thermography methodology

International audienc