Eprouvettes de séquence [0] 16 avec sauts de plis

Le comportement macroscopique des éprouvettes de séquence [0]₁₆ avec sauts de plis est montré sur la figure 5.45 qui représente la variation de la déformation longitudinale macroscopique <

ε

xx> mesurée par la jauge au centre de l’éprouvette en fonction de la contrainte <

σ

xx> (qui correspond à la force F divisée par la section initiale de la partie centrale de l’éprouvette, ici environ égale à 10 mm x 0.8 mm).

0 200 400 600 800 1000 1200 0 0.1 0.2 0.3 0.4 < σx^x > ( M P a) <εxx> (%)

Figure 5. 45 Comportement macroscopique des éprouvettes [0]₁₆ avec sauts de plis en M55J / M18 en traction

D’un point de vue macroscopique, le comportement est élastique linéaire jusqu’à rupture, le module E1 est de 300 GPa avec une déformation à rupture de l’ordre de 0.35%. Les mêmes essais que précédemment ont été effectués sur des éprouvettes avec deux types de polissage, l’une dont la tranche a été polie grossièrement pour traiter les images par corrélation d’images et l’autre dont la tranche a été polie à la pâte diamantée à grains de 3 µm pour observer l’apparition des fissures.

La figure 5.46 montre une micrographie de la zone du saut plis de l’éprouvette à l’état initial non déformé. Le bord gauche correspond à peu près à la localisation du plan médian tandis que le bord droit montre la zone où les quatre plis s’arrêtent. Même si lors de la fabrication 4 plis complémentaires ont été ajoutés dans la zone du saut de pli pour avoir une

157 marche bien nette on constate, dans cette zone, la présence de résine dont l’épaisseur varie entre 200 et 400 µm.

Figure 5. 46 Micrographie de la zone du saut de plis observée avant essai dans une éprouvette de M55J / M18 constituée de plis orientés à 0°

La même zone a été observée lors de l’essai de traction et montre l’apparition d’une première fissure à l’extrémité des fibres situées dans la zone du saut de plis pour une déformation <

ε

xx> de l’ordre de 0.25 % (figure 5.47). Après déchargement de l’éprouvette, la fissure ne s’est pas complètement refermée et reste visible comme le montre la figure 5.47.

Figure 5. 47 Micrographie de la zone du saut de plis dans une éprouvette de M55J / M18 constituée de plis orientés à 0° sous <εxx> = 0.2% et après déchargement

Sur la figure 5.48, pour une déformation <

ε

xx> de 0.3 %, un délaminage est apparu au voisinage du saut de plis et à 0.35% l’éprouvette est entièrement délaminée (figure 5.48).

fissure

<εxx>=0.25% Etat déchargé après <εxx>=0.25% Etat initial Saut de 4 plis Poche de résine 760 µm Champ d’observation x z

158

Figure 5. 48 Micrographie de la zone du saut de plis dans une éprouvette de M55J / M18 constituée de plis orientés à 0° sous <εxx> = 032% et à rupture à <εxx> = 0.35%

Les mêmes essais ont été effectués sur des éprouvettes grossièrement polies afin d’effectuer des analyses par corrélation d’images. La figure 5.49 permet de faire la comparaison entre l’histogramme des niveaux de gris dans les éprouvettes à plis orientés à +/- 15° et à plis orientés à 0°. Ces histogrammes ont été tracés dans des zones à forte densité de fibres afin de mettre en évidence l’influence de l’orientation des fibres sur la répartition des niveaux de gris. On constate que les fibres à 0° n’entraînent pas de variation significative de cette répartition par rapport aux fibres orientés à ± 15°. Quelle que soit l’orientation des fibres, la technique de corrélation d’images sera donc en mesure de fournir des résultats.

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 0 50 100 150 200 250 p ix el s (% ) niveau de gris +/-15 0

Figure 5. 49 Histogramme des niveaux de gris dans des éprouvettes à fibres orientées à 0° et ±15° polies grossièrement au papier abrasif à grains 2400

159 La figure 5.50 représente la cartographie des déformations en cisaillement εxz

mesurées au voisinage du saut de plis pour une déformation <εxx> de 0.15%. On peut remarquer que la corrélation n’a pas donné de résultats dans les zones où il n’y a que de la résine. Même si l’éprouvette a été grossièrement polie au papier abrasif à grains 2400, les niveaux de gris dans cette zone sont trop uniformes pour permettre d’utiliser la corrélation d’images. Néanmoins dans les zones de fibres, la corrélation d’images donne des résultats exploitables.

Figure 5. 50 Cartographie du cisaillement εxz sur la tranche d’une éprouvette [0]₁₆ de M55J / M18 avec sauts de plis sous <εxx>=0.2%

La figure 5.50 met en évidence l’apparition de déformations de cisaillement

ε

xz au voisinage du saut de plis. Elles prennent, localement, des valeurs de l’ordre de quelques pourcents, au voisinage du saut de plis et diminuent lorsque la distance au saut de plis augmente, c’est d’ailleurs dans cette zone que sont apparues les premières fissures d’amorçage du délaminage (figure 5.47). La variation de la déformation de cisaillement

ε

xz au voisinage du saut de plis a été tracée sur la figure 5.51 en fonction de la distance au saut de plis le long de l’interface du saut de plis (suivant l’axe x).

εxz (%) 3 0 -2 Champ d’observation x z

160 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.2 0.4 0.6 εx^z (% )

distance au saut de pli (mm)

Figure 5. 51 Variation du pic de cisaillement εxz en fonction de la distance au saut de plis sur la tranche d’une éprouvette [0]₁₆ de M55J / M18 sous <εxx>=0.2%

La variation de εxz en fonction de la distance au saut de plis met bien en évidence l’amplification du pic de

ε

xz dans cette zone. Au niveau du saut de plis,

ε

xz est de l’ordre de 2.5 % et diminue lorsque la distance x au saut de plis augmente. A une distance de 0.4 mm, le pic retombe à des valeurs inférieures au pourcent, puis doit logiquement tendre vers 0 lorsque x augmente, car il n’y a pas d’effet de bord lorsque tous les plis sont orientés à 0°. Ces résultats montrent que la corrélation d’images est une technique bien adaptée à la mesure des déformations de cisaillement au voisinage des discontinuités géométriques, et qu’elle pourrait être utilisée dans d’autre domaines tels que la mesure des déformations de cisaillement dans les joints collés par exemple. Dans notre cas, elle est en mesure de donner des informations très utiles pour la prévision du délaminage et des bases de comparaison calcul/expérience.

La même démarche a donc été mise en œuvre pour analyser les champ de déformations lorsque le saut de plis se trouve à une interface entre des plis orientés à 15° et -15°.

Dans le document Utilisation de la technique de corrélation d’images pour l’étude des effets de bord dans les composites stratifiés (Page 161-165)