CHAPITRE III Résultats et
discussion
49 | P a g e
III.3.2.3.1. Fatigue d'éprouvette en composite
à fibre de verre
Figure III.7 : Courbe de fatigue
d'éprouvette en composite à fibre de verre
Interprétation :
L'application d'une charge de fatigue provoque une
réduction progressive au point de rupture pour le stratifié
à fibres de verre. Comme il est montré dans la Figure
III.8, une chute de résistance à la traction, pour une
valeur de 210 N/mm2 lorsque on réalise
l'essai de traction après 200 cycles de sollicitations
répétées, en comparant avec la valeur de cet essai sur une
éprouvette non endommagé qu'est résiste à
384 N/mm2. C'est dû à l'apparition
d'une fissuration en appliquant des cycles répétitifs d'efforts
de 100 N/mm2 (27% de contrainte max).
Figure III.8 : Comportement en
traction avant et après fatigue-verre
CHAPITRE III Résultats et
discussion
50 | P a g e
III.3.2.3.1. Fatigue d'éprouvette en composite
à fibre de carbone
Figure III.9 : Courbe de fatigue
d'éprouvette en composite à fibre de carbone
Interprétation :
La Figure III.9 présente le
déroulement de fatigue Oligo cyclique (à faible nombre de cycles)
sur un stratifié à base de fibre de carbone, de contrainte de
répétition de plus de 50% de contrainte max de rupture
(350Mpa), à la fin de test, l'essai de traction
jusqu'à la rupture est appliqué. En comparaison avec le
comportement en traction avant fatigue, comme il est montré dans la
Figure III.10, nous constatons que les
propriétés mécaniques ne sont pas affectées, ni en
termes de déformation, ni en termes de résistance, ce qui preuve
la performance élevée de stratifié en fibre de carbone par
rapport au stratifié à base de fibre de verre. D'ailleurs les
parties fortement sollicitées dans l'aéronefs sont
élaborés par les composites à base de fibre de carbone.
Figure III.10 : Comportement en
traction avant et après fatigue-carbone
CHAPITRE III Résultats et
discussion
51 | P a g e
III.3.3. Caractérisation par ultrasons
L'objectif de ce travail basé sur le contrôle
non destructif par ultrason des éprouvettes à base de fibre de
verre et à base de fibre de carbone et comparer les résultats
trouvés avec valeurs calculés par essai de traction.
s Mesure longitudinale
amplitude(mV)
amplitude(mV)
-1000
-2000
4000
3000
2000
1000
-1000
-2000
3.60E-05 3.68
4000
3000
2000
1000
0
3.60E-05 3.68
0
E-05
E-0
3.71E-05, 3260.31
3.71E-05
3.76E-05 3.84
3.76E-05 3.84
temps(s)
temps (s)
3.82E-05; 728.75
E-05 3.92E-05 4.00
E-05 3.92E-05 4.00
3.85E-05, 718.281
E-05 4.08E-05
E-05 4.08E-05
b
a
Figure III.11 : Signaux
longitudinales - a. composite à fibre de
carbone b. composite à
fibres de verre
Les résultats des vitesses longitudinales sont
indiqués dans le Tableau III.6, Après
l'utilisation de la formule mathématique (II.3) suivante :
2e
v= At ... ... ... ... ... (3)
Ou les deux points représentent le temps de parcours
aller-retour des ondes ultrasonores à travers l'éprouvette.
Calcul numérique : Atv= 3.82
10-5 - 3.71 10-5 = 1.1 ts VLv= 3818.18 m/s
Atc= 3.85 10-5 - 3.71 10-5 =
1.4 ts VLc= 3142 m/s
·
CHAPITRE III Résultats et
discussion
52 | P a g e
Mesure transversale
1.5
a
3.52E-06, 0.129102
1.01E-06, 0.126445
amplitude (v)
1
0.5
0
E-06 1.00E-05
0.5
1
1.5
temps (s)
- 2.00E-06 0.00E+00
2.00E-06 4.00E-06 6.00E-06 8.00
b
3.5
2.24E-06, 1.22055
4.20E-06, 1.37016
2.5
1.5
0.5
- 1.00E 0.506 1.00
E-06 9.00E-06 1.10
E-05 1.30E-05 1.50
E-05
1.5
- 2.5
- 3.5
E 06 3.00E 06 5.00E-06 7.00
Figure III.12 : Signaux
transversales - a. composite à fibre de
carbone
b. composite à fibre de verre
v De la même façon que la mesure longitudinale on
mesure les vitesses transversales. A partir des formules
(II.4) (II.5), on déduit les
paramètres d'élasticité comme suit :
|
??= ??????2
|
3????2 - 4????2
????2 - ????2
|
|
??=
|
1
2
|
????2
|
-
|
2????2
|
|
???? 2
|
-
|
????2
|
CHAPITRE III Résultats et
discussion
53 | P a g e
Tableau III.6 : Paramètres
élastiques déterminés par ultrason
|
Paramètre
|
Stratifié Carbone/époxy
|
Stratifié Verre/époxy
|
|
Epaisseurs (mm)
|
2.1
|
2.1
|
|
Masse volumique p (kg/m3)
|
1520
|
1720
|
|
Vitesse longitudinale (m/s)
|
3142
|
3818
|
|
Vitesse transversale (m/s)
|
1673
|
2142
|
|
Module e Young E (GPa)
|
11.56
|
20.05
|
|
Module de poisson ?
|
0.3
|
0.27
|
Interprétation :
Les résultats trouvés par ultrason sont proches
à celle calculés par essai de traction pour le cas de
stratifié à base fibre de verre. Par contre, les valeurs
trouvées par ultrason sont très lion de valeurs
expérimentaux trouvés par l'essai de traction dans le cas des
fibres de carbone, ce qui montre les limites de cette technique pour les
matériaux composites à haute performance comme le cas des fibres
de carbone, car ces matériaux sont très légers d'une part,
ce qui donne des valeurs limitées de vitesse ultrasonores, et, d'autre
part, présente des performances mécaniques incontournables pour
utilisation aéronautiques.
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