A n d'analyser l'in uence des diérents paramètres choisis pour la fabrication des panneaux composites, nous avons décidé dans un premier temps d'identi er les diverses réponses. Nous avons ainsi pu observer plusieurs comportements et types d'endommagements. Cette identi - cation nous a permis de classer les diérentes séries d'essais en fonction de leur réponse pour ensuite pouvoir remonter aux facteurs causant ces diérences, c'est-à-dire les paramètres d'éla- boration.
II.3.1 Comportements décrits dans la littérature
Reis et al. [Rei12] ont mesuré la réponse à l'impact de composites Kevlar/époxydes additivés de nanoparticules de liège. Lors de leurs travaux ont notamment été réalisés des essais d'impact à 6 J, 12 J et 21 J. Les énergies ont été enregistrées, et les courbes obtenues sont présentées sur la gure 40.
Figure 40 Énergie en fonction du temps pour des composites Kevlar/époxydes (a) et Kevlar/époxydes+liège(b) [Rei12].
Ces courbes montrent qu'à l'instant de l'impact, l'impacteur a eectivement une énergie de 6, 12, ou 21 J, et qu'après l'impact, seule une partie de cette énergie initiale est restituée à l'impacteur. Dans les publications [Kan00, GdR05] portant sur diérents matériaux, mais aux comportements semblables, les auteurs ont montré que le plateau observable sur les courbes de la gure 40 correspond à la perte de contact entre l'impacteur et l'échantillon. L'énergie au plateau est donc celle transmise au composite, qu'on notera Eabs pour énergie absorbée, et la diérence
entre l'énergie initiale de l'impacteur et l'énergie absorbée correspond à l'énergie élastique notée Eélas, que l'échantillon retransmet à l'impacteur après le contact initial. La publication [Rei12]
donne également les valeurs de l'énergie d'impact pour lesquelles il n'y a plus de composante élastique. En eet, tant que la réponse du matériau possède une composante élastique, l'impac- teur ne traverse pas l'échantillon. Inversement, si l'impacteur traverse le composite, on ne verra plus de composante élastique.
Les essais eectués dans le cadre de la thèse ont tous été réalisés à la même énergie (Eimpact=10
J), mais avec des matrices diérentes en fonction des paramètres de mise en oeuvre. L'Eélasétant
une des valeurs clés de notre étude, nous porterons une grande attention à ses variations en fonc- tion des paramètres d'élaboration.
II.3.2 Comportements observés
Sur l'ensemble des essais d'impact réalisés, nous avons pu observer trois comportements distincts. Nous séparons ces comportements notamment par rapport aux allures des courbes, aux valeurs d'énergie enregistrées, aux valeurs de force au pic, et aux durées des impacts. Nous avons eectué une étude statistique consistant à moyenner les valeurs clés relevées pour chaque
combinaison de paramètres d'élaboration. Grâce à cette étude sur l'ensemble des séries d'essais, nous avons pu classer les échantillons, et nous avons également obtenu des valeurs moyennes représentatives de chacun des comportements.
Comportement I
Les courbes correspondant au comportement I sont marquées par une force au pic dont la valeur est proche de 1800 N (±150 N), un temps de contact supérieur à 13 ms (±1 ms), un déplacement maximal de 10 mm (±1 mm), et une valeur de Eélas de 13 % (±4 %). La
gure 41 montre un exemple représentatif de courbes observées dans le cas d'un impact avec un comportement I. La courbe de l'évolution de la force en fonction du temps montre trois phases : 1) une augmentation de la force jusqu'à atteindre Fmax, 2) une diminution brutale (entourée
en rouge sur la gure), 3) une deuxième diminution plus lente jusqu'à la valeur nulle. La pente initiale marque le chargement de l'échantillon par l'impacteur. Lorsque Fmax est atteinte le
composite a également atteint la charge max qu'il peut supporter et des endommagements apparaissent. Cette diminution brutale est le signe qu'une rupture instable se propage dans le composite [Gor14, Wan16]. Elle est également visible sur la courbe de la Force en fonction du déplacement ( gure 41-b).
Figure 41 Exemple de courbes pour le comportement I.
La chute de la valeur de la force représente une baisse rapide de la rigidité de la structure. Elle entraine de la ssuration matricielle et une propagation rapide de ssures à l'interface bre-matrice. Le déplacement maximal de l'impacteur représentant environ 25 % de l'épaisseur totale du sandwich, des ruptures de bres et une déformation permanente du sandwich seront observables. Ce comportement est représentatif d'une rupture fragile de l'échantillon.
Comportement II
Le comportement II est marqué par une Fmax également située autour de 1800 N (±150 N)
et un déplacement maximal de 10 mm (±1 mm), mais le temps de contact est de 12 ms (±1 ms), et l'Eélas est de 23 % (±7 %). La forme de la courbe est marquée par une augmentation initiale
revenir à la valeur nulle. La gure 42-b montre que la 2ème diminution de force sur la gure 42-a
correspond en réalité au retour de l'impacteur (diminution de la valeur du déplacement).
Figure 42 Exemple de courbes pour le comportement II. Comportement III
Sur la gure 43, on peut observer une Fmax d'environ 1600 N (±100 N), un temps de contact
de 10 ms (±0,5 ms), un déplacement maximal de 9 mm (±1 mm), et une valeur d'Eélas de 35
% (±5 %). Ce comportement est particulièrement diérentiable des deux autres par le plateau de force très marqué après avoir atteint Fmax. Une fois la charge maximale atteinte, une légère
diminution de la force suivie d'une augmentation est observable. Pendant la durée de ce plateau, la force de contact sur le composite est constante, les peaux se déforment, jusqu'à ce que la déformation maximale soit atteinte et que le composite ne se relaxe vers un état proche de celui d'origine. Ce relâchement coïncide avec la diminution de force jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de contact entre l'impacteur et l'échantillon. La courbe 43-b montre bien le plateau de force correspondant à un déplacement de l'impacteur sans variation de la force de contact avec le composite.
Figure 43 Exemple de courbes pour le comportement III.
La légère diminution avant le plateau correspond à l'initiation d'un endommagement brutal dans le matériau comme l'initiation de la ssuration matricielle et délaminage âme/peau. Le
plateau observable par la suite peut correspondre à l'opposition du matériau au délaminage âme/peau. Une perte de rigidité et un cisaillement transverse dans la peau impactée peut également contribuer à ce plateau [Sus18]. Ce phénomène peut être représentatif d'une bonne adhésion entre les bres et la matrice, et de propriétés ductiles dans la matrice. Après le plateau de force observable, la valeur de la force de contact entre l'impacteur et l'échantillon diminue jusqu'à être nulle. Dans cette situation l'Eabs est plus faible que dans les comportements I
et II. Une grande partie est absorbée par la déformation du composite et par le décollement âme/peau. Su samment d'énergie est dissipée par ces mécanismes et ainsi la quantité restante n'est pas su sante pour causer d'autres endommagements comme des ruptures de bres. Nous considérons ce comportement comme ductile.
L'ensemble de ces trois comportements est superposé sur la gure 44.
Figure 44 Comportements observés F=f(t), E=f(t), F=f(δ).
La comparaison du comportement II avec les comportements I et III nous laisse envisager que ce comportement marque la transition entre les deux autres comportements observés. Les valeurs de Fmax, de la durée d'impact, du déplacement maximal et de l'Eélas (en pourcentage de
l'Eélas par rapport à Eimpact), combinées aux pro ls des courbes, sont su sants pour diérencier
Figure 45 Valeurs moyennes du déplacement maximal a), de la durée d'impact b), de la Fmaxc), et du pourcentage d'Eélas d) pour les trois comportements observés.
Les caractéristiques de ces trois comportements sont résumées dans le tableau 11.
Comportement Force Durée Déplacement Pourcentage Allure des max (N) d'impact (ms) maximal d' Eabs courbes F=f(t) I 1800 13 10 13 Chute brutale
±150 ±1ms ±1mm ±4% puis 2 diminutions II 1800 12 10 23 Pas de chute brutale
±150 ±1ms ±1mm ±7% avant 2 diminutions III 1600 10 9 35 Légère chute
±100 ±0,5ms ±1mm ±5% puis plateau de F
Tableau 11 Caractéristiques des comportements observés.