Vieillissement, endommagement, réparation des matériaux composites : Application au verre/polyester

Abstract

L'objet du présent travail porte, en premier lieu, sur l'étude du comportement d'un composite en verre/polyester insaturé, utilisé dans la fabrication des bateaux, soumis à des températures modérées à élevées. Les résultats obtenus montrent que les propriétés chimiques, physiques et mécaniques de la résine et du composite varient avec l'élévation de la température. Une analyse TGA a révélé que l'augmentation de la température provoque la dégradation du composite. La caractérisation résiduelle (après refroidissement) des deux matériaux a révélé qu'à des températures modérées (inférieur à 100°C), une amélioration des propriétés des matériaux est observée. Pour des températures élevées mais inférieures à la température de décomposition Td, les résistances mécaniques de la résine semblent être peu affectées, voire même améliorées pour certains cas. Pour les mêmes températures, le composite présente des ruptures d'interfaces fibre/matrice, ce qui s'est traduit par des pertes de résistance et de ductilité. Lorsque la température atteint la température de décomposition (Td), une chute des propriétés mécaniques a été enregistrée aussi bien pour la résine que pour le composite. Dans la deuxième partie, une étude du comportement de matériaux composites soumis à des sollicitations d'impact répétés a été effectuée dans le but de proposer une réparation adéquate à ce type d'endommagements, puis de vérifier la tenue des différentes géométries de réparation par des approches expérimentale et numérique. Les résultats expérimentaux montrent, initialement, l'existence de deux types d'endommagement: une fissuration matricielle et un délaminage de la partie impactée. Puis, avec l'augmentation du nombre d'impact, l'endommagement s'accentue en profondeur jusqu'à la perforation totale de la plaque. La réparation des plaques perforées confirme que la méthode de réparation la plus adaptée au matériau étudié est la réparation par stratification avec patch circulaire. Cette méthode a permis de rétablir la résistance initiale du matériau. En revanche, la performance des réparations dépend fortement de la géométrie et de la nature du patch utilisé. Les résultats de la simulation numérique montrent une bonne cohérence avec ceux des essais expérimentaux