Comportement en fatigue anisotherme des composites unidirectionnels à matrice titane renforcée par des fibres de carbure de silicium

• Main Author: Bourbita, Faten
• Language: FRE
• Published: École Nationale Supérieure des Mines de Paris 2011
• Subjects: [SPI:MAT] Engineering Sciences/Materials; Composites matrice titane; fatigue mécano-thermique; fissuration anisotherme; mécanismes d'endommagement; mécanique de la rupture; zone cohésive
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00712981; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/71/29/81/PDF/20765_BOURBITA_2011.pdf

L'objectif de cette étude est de déterminer la tenue du composite SCS-6/Ti6242, alliage de titane avec un renfort unidirectionnel de fibres SiC, pour des applications à température moyenne notamment pour des pièces critiques de moteurs aéronautiques, sous sollicitations thermiques et mécaniques combinées. Les conditions de chargement en service sont simulées en laboratoire par des essais de fatigue mécano-thermique, réalisés dans la plage de températures 100°C - 450°C, en contrainte imposée, sous un rapport de charge nul. Les observations des faciès de rupture réalisées par microscopie optique et électronique à balayage ont montré l'existence de deux mécanismes d'endommagement : la rupture des fibres comme en rupture monotone et la fissuration de la matrice par fatigue. Une analyse par éléments finis a été mise en place pour étudier le comportement mécanique du composite, à partir d'une méthode d'homogénéisation et du comportement de ses constituants. Les calculs montrent l'importance de la redistribution des contraintes entre les fibres et la matrice. Les résultats sont utilisés pour expliquer les mécanismes d'endommagement observés et les conséquences sur la prévision des durées de vie en fatigue anisotherme. La croissance de fissures longues en conditions anisotherme et isotherme a fait l'objet d'une étude expérimentale. Une analyse de mécanique de la rupture recourant à une méthode de zone cohésive a permis de rationaliser les vitesses fissuration observées.