Évolution des grandeurs mécaniques

Tout au long des essais de fatigue, les boucles d’hystérésis ont été enregistrées, permettant de suivre l’évolution de plusieurs grandeurs mécaniques : les déformations minimale et maximale, le module sécant et l’aire des boucles (voir la figure II.15). La figure IV.4 présente les déformations maximales en fonction du nombre de cycles de fatigue pour chaque orientation et chaque niveau de fatigue.

Ambiant Eau Séché

α 0,0320 0,0290 0,0320

156 Quelques tendances générales peuvent être tirées de la figure IV.4 : les déformations maximales sont logiquement plus élevées quand le niveau de chargement est plus grand. Les déformations maximales pour un niveau de contrainte donné sont plus importantes pour le conditionnement Eau que pour les autres. Le conditionnement Ambiant possède les déformations maximales les plus faibles et le conditionnement Séché est intermédiaire. Ces tendances concordent bien avec les résultats obtenus en traction quasistatique (section III.1.2.1.1) : le composite en conditionnement Eau était le plus ductile, l’Ambiant le moins ductile et le Séché présentait un comportement intermédiaire. Il faut toutefois noter que seule la courbe obtenue pour le [(±45)]7 à 0,75 rupt en conditionnement Séché ne suit pas ce schéma général.

On voit également sur la figure IV.4 que l’orientation a une forte influence sur les déformations maximales atteintes lors des essais de fatigue. Les valeurs mesurées pour l’orientation [(±45)]7 sont supérieures à celles atteintes pour l’orientation [(0/90)]7. En particulier, en conditionnement Eau, les déformations maximales des [(±45)]7 sont environ trois fois supérieures à celles des [(0/90)]7.

Les essais de fatigue sont effectués avec un rapport de charge R = 0,01, donc avec une contrainte minimale très faible, ce qui permet d’accéder aux déformations résiduelles des éprouvettes pour chaque orientation et niveau de fatigue (Fig. IV.5). Les évolutions des déformations résiduelles en fonction du nombre de cycles suivent les mêmes tendances que les déformations maximales mais avec des valeurs plus faibles. Les déformations résiduelles sont en moyenne deux fois plus faibles que les déformations maximales pour l’orientation [(0/90)]7, et une fois et demi plus faibles pour l’orientation [(±45)]7.

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Fig. IV.4 : Evolution des déformations maximales de chaque boucle d’hystérésis tout au long des essais de fatigue sur le composite tissé chanvre/époxy, comparaison des trois conditionnements par orientation et niveau de

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Fig. IV.5 : Evolution des déformations minimales de chaque boucle d’hystérésis tout au long des essais de fatigue sur le composite tissé chanvre/époxy, comparaison des trois conditionnements par orientation et niveau de

contrainte.

L’évolution du module sécant normé (E/E0) au cours des essais de fatigue a également été étudiée et est présentée sur la figure IV.6.

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Fig. IV.6 : Evolution du module sécant normé de chaque boucle d’hystérésis tout au long des essais de fatigue sur le composite tissé chanvre/époxy, comparaison des trois conditionnements par orientation et niveau de contrainte.

La figure IV.6 montre que l’évolution de la rigidité des éprouvettes est fortement influencée par l’orientation du composite. L’orientation [(0/90)]7 ne présente qu’une faible modification de la rigidité durant l’essai comparativement à l’orientation [(±45)]7, pour laquelle la chute de rigidité atteint même environ 50% en fin d’essai pour le conditionnement Eau.

160 Les courbes d’évolution du module sécant montrent trois domaines distincts au cours des essais de fatigue, comme cela a été montré pour d’autres composites (de Vasconcellos et al., 2014; Malpot et al., 2016; Van Paepegem, 2002) :

- Zone I : Zone avec forte variation de rigidité en début d’essai, - Zone II : Zone à niveau constant ou linéaire,

- Zone III : Zone avec forte diminution de la rigidité juste avant la rupture.

Les éprouvettes [(±45)]7 en conditionnement Eau possèdent une zone I beaucoup plus étendue, de l’ordre de 30% du nombre total de cycles contre seulement 2% pour les autres configurations. D’autre part, une augmentation du module sécant en cours d’essai pour les éprouvettes [(0/90)]7 en conditionnement Eau peut être observée. Ce phénomène s’explique probablement par la forte ductilité de la matrice vieillie dans l’eau qui autorise un réalignement des fils de chaîne en cours d’essai et donc une augmentation de la rigidité. Ce phénomène est également visible pour les éprouvettes [(0/90)]7 en conditionnement Séché pour les deux plus hauts niveaux de chargement.

L’aire des boucles d’hystérésis correspondant à chaque cycle au cours des essais de fatigue a également été déterminée. Les évolutions obtenues dans chaque configuration sont présentées sur la figure IV.7.

Plus le niveau de contrainte appliquée est faible, plus l’aire des boucles est faible, quel que soit le conditionnement ou l’orientation. Cela est dû aux contraintes extrémales plus faibles, qui mènent logiquement à des boucles plus petites, donc d’aires plus faibles. Ainsi l’énergie dissipée lors de chaque cycle croît avec la contrainte maximale appliquée.

Les courbes obtenues pour les éprouvettes [(0/90)]7 montrent une diminution de l’énergie dissipée par cycle en fin d’essai par rapport au début de l’essai. Les courbes pour les [(±45)]7

présentent la tendance inverse : l’énergie dissipée en fin d’essai est globalement plus élevée que celle en début d’essai. De plus, l’évolution pour le conditionnement Eau des [(±45)]7 a une allure distincte, avec un pic d’augmentation vers le début de l’essai. Ce phénomène peut être dû à un endommagement précoce des éprouvettes [(±45)]7 en conditionnement Eau, car dans cette configuration les interfaces sont fortement sollicitées en cisaillement et ont été préalablement fragilisées par le vieillissement hydrique.

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Fig. IV.7 : Evolution de l’aire de chaque boucle d’hystérésis tout au long des essais de fatigue sur le composite tissé chanvre/époxy, comparaison des trois conditionnements par orientation et niveau de contrainte.

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