Conclusion sur la partie D

Le matériau TRC présente une bonne tenue à la température, jusqu’à 300 °C. Lorsque la

température de la surface arrière, Tin, d'une plaque de ce matériau de 10 mm (20 mm) d’épaisseur

atteint 300 °C, la surface avant de cette plaque peut être déjà chauffée jusqu’à une température

Tex de 345 °C et 594 °C (420 °C et 872 °C) correspondant aux vitesses de Tex de 3 °C/min et 27

°C/min. Néanmoins, il est probable qu’à partir d’environ 300 °C une fissuration thermique conséquente de ce matériau favorise la pénétration de la chaleur. Par conséquent, la température

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de la surface arrière, T_in, se développe brusquement. Un retrait de ce matériau est également

observé dans la gamme de températures comprises entre 200 °C et 450 °C.

Les deux isolants ont montré une excellente résistance à la température : avec une épaisseur de 1,5 cm et avec une croissance de la température ambiante d’une vitesse de 30

°C/min à partir de 20 °C, le Promaspray®T peut maintenir la température à l’intérieur, Tin,

inférieure à 100 °C pendant 12 minutes (la température de l’environnement, Tex, est d’environ

380 °C). Pour l’Isolant A, cette durée est d’environ 16 minutes (T_ex = 500 °C).

Les résultats expérimentaux ont également montré qu’il y a une relation inverse entre

l'épaisseur de l'isolant et la valeur de la température à l’intérieur, Tin (qui, dans une certaine

mesure, peut être considérée comme la température à l'interface « isolant-composite »), ainsi que sa vitesse. Pour l’Isolant A, l'effet le plus clair d’augmentation de l'épaisseur de cet isolant est la

prolongation du plateau de 100 °C de la température à l'intérieur T_in. Typiquement, quelques

minutes après la fin de ce plateau, la vitesse de la température à l’intérieur, T_in, augmente de

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E. Conclusion du chapitre

Cette partie a permis de mettre en œuvre une procédure expérimentale autorisant la caractérisation thermomécanique des composites et des joints de colle à l’échelle du matériau. La procédure s’est révélée, dans le cas de l’identification des lois de comportement, pertinente jusqu’à un niveau de température relativement élevé voisin de 300 °C. Des distinctions subtiles ont été opérées dans le but de contourner les spécificités relatives aux composites TRC notamment en termes de planéité des éprouvettes.

S’il n’a pas été possible d’apporter une réponse satisfaisante à la caractérisation des lois de comportement au-delà de 300 °C, la procédure expérimentale développée a permis d’identifier la résistances ultimes et d’apporter quelques éclairages sur les modes de rupture et poser les bases de quelques hypothèses potentiellement fécondes relativement aux origines et processus de dégradation tant au niveau du joint de colle que de ses matériaux constitutifs.

Enfin, compte tenu de la faiblesse relative du nombre d’essais, il est possible sinon de souligner les valeurs obtenues du moins de porter une attention particulière aux grandes tendances dégagées :

- Les températures élevées influencent généralement de façon négative la performance de tous les matériaux utilisés dans le cadre de travail.

- Le comportement en traction du matériau CFRP est linéaire jusqu’à une contrainte de 600 MPa, dans la gamme de température inférieure à 300 °C. Son module d’Young varie légèrement, dans la gamme de températures comprise entre 20 °C à 300 °C et celui-ci peut être modélisé par le modèle proposé par Bisby. La décomposition de la résine époxy accompagnée d’une libération de la fumée de ce matériau se produit à partir de 300 °C.

- Pour le matériau TRC, l’effet des hautes températures conduit à une réduction graduelle de sa résistance à la fissuration, de sa résistance à la rupture, à partir de 100 °C, et, à une dégradation générale de la déformation ultime (celle-ci se produit à des plus hautes températures, 200 °C voire 300 °C). Cet effet provoque également des évolutions qualitatives de la courbe « V-H » (d’une courbe tri-linéaire puis bilinéaire et enfin à celle quasi-linéaire). La température et la structure du renfort peut modifier l’architecture du schéma de fissuration des composites TRC.

- L’adhésif Etancol 492 montre qualitativement un comportement typique du matériau époxy avec la température. A partir de la valeur de sa température de transition vitreuse (environ 55 °C), la déformation à la rupture de ce matériau est beaucoup plus importante que celle à température ambiante, qui est d’environ 0,55 %. La dégradation de sa résistance en traction se produit fortement dans la gamme de température de 30 °C à 85 °C.

- La température à la rupture des joints de colle (« CEiS », « CEiD » et « TRCiD) est inversement proportionnelle au taux de travail mécanique appliquée. Elle est respectivement

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d’environ 108 °C et 138 °C pour les joints « CEiS » et « CEiD » étant soumis à une charge mécanique correspondant à une contrainte de cisaillement moyenne de 2 MPa. La valeur de cette température correspondant à ces joints, qui est soumis à une contrainte de cisaillement moyenne de 0,5 MPa, est respectivement d’environ 290 °C et 270 °C. Quant au joint « TRCiD », cette température est respectivement d’environ 600 y 670 °C et 420 y 500 °C pour celui supportant un taux de travail mécanique de 30 % et de 50 y 75 % par rapport à sa capacité portante initiale, dans le cas d’une augmentation de 25 y 29 °C/min de la température ambiante. Le mode de rupture dominante des joints « CEiS » et « CEiD » est une rupture cohésive dans l’adhésif Etancol 492. L’intégrité structurelle du joint « TRCiD » dépend à la fois des propriétés thermomécaniques de TRC et celles de la colle Etancol 492. Il existe deux modes de ruine dans les joints « TRCiD » s’exposant à des hautes températures. Ce sont une rupture cohésive dans l’adhérent intérieur et un mode combinant la rupture précédente avec une rupture à l’interface.

- Les deux isolants utilisés dans ce travail ainsi que le matériau composite TRC expriment de bonnes capacités de protection thermique. Avec une épaisseur de 2,5 cm, la température à la rupture du joint « CEiS » isolé par PROMASPRAY®T et l’ISOLANT A peut être prolongée de plus de 450 °C et 650 °C. Avec une épaisseur de 1,5 cm, cette température du joint « TRCiD » étant soumis à un taux de travail de 50 % et isolé par un des deux isolants peut être prolongée plus de 500 °C. La capacité d’isolant thermique du matériau TRC utilisé dans ce travail est gravement endommagée à partir d’environ 300 °C, à cause d’une possibilité de la fissuration de ce matériau sous la sollicitation thermique. Cette fissuration est probablement liée à un retrait de ce matériau TRC qui est également observé dans la gamme des températures comprises entre 200 °C et 450 °C.

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CHAPITRE III : APPROCHE NUMERIQUE A L’ECHELLE MATERIAU