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Taux de libération de l'énergie G

Grandeurs caractéristiques de mécanique de la rupture, les taux de libération de l'énergie jouent un rÎle essentiel dans la caractérisation des matériaux renforcés de fibres

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  • Brochure sur le secteur d’activitĂ©: Composites PDF 7 MO

Objectif de l'essai

Ces grandeurs caractĂ©ristiques livrent l'Ă©nergie se rapportant aux surfaces de rupture; elles devront ĂȘtre appliquĂ©es Ă  une Ă©prouvette dĂ©finie, afin de faire progresser une fissure. Le rĂ©sultat obtenu est une valeur, qui dĂ©crit la sensibilitĂ© de propagation de fissure d'un stratifiĂ©.

Différents types de sollicitation co-existent.

  • Mode I: Ouverture de la fissure
  • Mode II: Sollicitation de cisaillement le long du plan stratifiĂ©
  • Mode II Sollicitation de torsion perpendiculaire au plan stratifiĂ©

La mesure du taux de libération d'énergie en Mode I est la mesure la plus fréquemment employée; elle est décrite en terme de normes ISO, ASTM et EN. Aucune norme n'est proposée à ce jour pour le Mode III.

L'ASTM décrit d'autre part une méthode mixte, permettant une combinaison des Mode I et Mode II avec portions variables.

Mode I Mesure dans le montage d'essai DCB

  • Le Mode I Taux de libĂ©ration d'Ă©nergie est habituellement rĂ©alisĂ© avec des Ă©prouvettes DCB (Double Cantilever Beam).
  • Cette Ă©prouvette est dotĂ©e d'une fissuration dans le plan du stratifiĂ©, qui aura par exemple Ă©tĂ© crĂ©Ă©e par mise en place d'un film plastique pendant la stratification.
  • La sollicitation pourra ĂȘtre appliquĂ©e par Loading-Blocks collĂ©s, par charniĂšres ou appuis spĂ©ciaux.
  • Pendant l'essai, l'ouverture de la fissure sera mesurĂ©e comme course traverse et corrigĂ©e de la somme de la dĂ©formation sur le cĂŽtĂ© de l'Ă©prouvette. L'Ă©nergie utilisĂ©e est calculĂ©e Ă  partir de l'intĂ©grale de la force mesurĂ©e pour la dĂ©formation. Dans un premier temps, la croissance de la fissure est suivie Ă  l'Ɠil nu sur le cĂŽtĂ© de l'Ă©prouvette.
  • L'exploitation de la fissure s'effectuera ensuite en macrographie sur la surface latĂ©rale de l'Ă©prouvette. Pour une meilleure traçabilitĂ© de la mesure, des loupes numĂ©riques entraĂźnĂ©es le long de l'Ă©prouvette seront utilisĂ©es.
  • SynchronisĂ©e image-par-image sur la courbe de mesure, la vidĂ©o enregistrĂ©e permet ainsi une vĂ©rification et correction ultĂ©rieure de l'essai en cas de doute.
  • Les dĂ©roulements d'essais et exploitations de rĂ©sultats diffĂšrent selon la norme appliquĂ©e.
  • Les normes sont: ISO 15024, ASTM D 5528, AITM 1-0005, AITM 1-0053, Boeing BSS 7273, CRAG mĂ©thode 600, NASA mĂ©thode RP 1092 ST-5, ESIS TC 4, prEN 6033 (retirĂ©e) 

Mode II – Mesure dans le montage d'essai SENB / ENF

Outre l'essai de flexion, l'essai de traction et de compression sur éprouvettes entaillées permettront de créer et mesurer les sollicitations en Mode II.

La mesure du taux de libĂ©ration d'Ă©nergie en Mode II est standardisĂ©e dans un essai de flexion. Les contraintes de compression apparues en essai de flexion seront utilisĂ©es ici pour faire avancer la fissure. Le terme SENB (Single End Notch Bending) dĂ©signe l'Ă©prouvette, mais l'abrĂ©viation ENF (End Notch flexure) est Ă©galement employĂ©e. La mesure du flĂ©chissement s'effectue via la course traverse (avec correction de rigiditĂ©), ou au moyen d'un capteur de course qui sera centrĂ© sur l'Ă©prouvette.

Le point d'initiation de la fissure est caractĂ©risĂ© par une force maximale. En fin de mesure, l'Ă©prouvette est refroidie Ă  l'azote liquide puis entiĂšrement cassĂ©e afin de mesurer les surfaces de rupture.

Mixed Mode Bending (MMB)

Le flĂ©chissement „Mixed Mode“ peut ĂȘtre mesurĂ© sur stratifiĂ©s unidirectionnels. Les Mode I et Mode II sont alors combinĂ©s.

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