Essais post-chocs sur lamelles

Il faut tout d’abord noter que cette ´etude a ´et´e r´ealis´ee en premier, et donc a mis en

´evidence des besoins de changement dans le protocole exp´erimental. En effet, aucune pr´eparation

sp´ecifique de surface des lamelles n’a ´et´e r´ealis´ee, et la fixation sur les substrats Arcan modifi´es

a ´et´e r´ealis´ee avec de la colle SAF 30/45. Cette ´etude exp´erimentale porte sur des lamelles

soumises `a plusieurs intensit´es laser consid´er´ees comme repr´esentatives des diff´erents ´etats

ob-serv´es, en incluant une lamelle t´emoin qui n’a pas ´et´e soumise au choc. Ces intensit´es sont

toutes ´etablies par rapport au seuil d’endommagement qui a ´et´e ´evalu´e pour ces plaques par

observations microscopiques. Les niveaux d’´energie retenus sont les suivants :

— Lamelle saine : Ces lamelles servent de t´emoin et permettent d’avoir une valeur de

r´ef´erence pour comparer les autres niveaux ;

— 30% en dessous du seuil: Ce niveau a pour but de d´eterminer si, sans endommagements

visibles, le comportement m´ecanique est modifi´e, mˆeme pour des sollicitations de tr`es

basses intensit´es ;

— 10% en dessous du seuil: Ce niveau a pour but de d´eterminer si, sans endommagements

visibles, le comportement m´ecanique est modifi´e, et surtout de comprendre l’influence des

petits endommagements pr´esents avant un niveau o`u la fissure est clairement visible ;

— Au seuil: Le but est de v´erifier si la pr´esence d’endommagement affecte le comportement

m´ecanique de la lamelle et si ce changement est observable via un essai de traction en

utilisant le montage Arcan modifi´e ;

— A l’´energie laser maximale utilisable: Il s’agit ici de comparer si la taille et le motif

d’endommagement poss`edent une influence particuli`ere, et si l’utilisation du montage

Ar-can modifi´e permet de le d´etecter. `A noter qu’il existe une valeur limite au-del`a de laquelle

la lamelle fl´echit en raison de la plastification de surface due au choc laser (environ 70%

de E_max pour une tache focale de 4 mm).

Dans le cas de la colle SAF 30/45, deux configurations Arcan ont ´et´e retenues : 0^o(sollicitation

en traction) et 90o (sollicitation en cisaillement). Les lamelles ont ´et´e pr´epar´ees sous forme de

plaques, la polym´erisation a ´et´e r´ealis´ee sous bˆache `a vide `a temp´erature ambiante. `A noter que

pour cette campagne les lamelles n’ont pas ´et´e sabl´ees, mais simplement ray´ees. La colle utilis´ee

pour la mise en place des substrats est aussi de la colle SAF 30/45 polym´eris´ee `a temp´erature

ambiante. De plus, pour ´eviter une mauvaise polym´erisation sur le p´erim`etre du substrat, une

couche sacrificielle a ´et´e conserv´ee sur ce dernier. Cette couche ´etant partiellement polym´eris´ee,

elle n’a pas ´et´e retir´ee apr`es polym´erisation de l’ensemble pour ´eviter de fragiliser l’assemblage.

Il est important de noter que les dimensions de ce surplus de colle sont difficilement maˆıtrisables,

et est susceptible d’augmenter la dispersion. De mˆeme que pour les essais sans lamelle, le pilotage

de la machine de traction a ´et´e r´ealis´e en effort `a 0.2 kN/s. Pour chacun des cas sont pr´esent´es les

courbes effort-d´eplacement, un histogramme des raideurs ”assemblage” ainsi qu’un histogramme

des efforts `a rupture en figures 5.15 `a 5.17.

Pour la traction, la courbe effort-d´eplacement est pr´esent´ee dans la figure 5.15. On observe

une grande dispersion dans les r´esultats (coh´erente avec les essais sans lamelle), et il est difficile

de conclure a priori sur un comportement global li´e `a chaque niveau d’´energie laser. On peut

toutefois comparer les histogrammes de raideur (figure 5.16), o`u l’on observe des diff´erences de

comportement. Il semble tout d’abord que les ´echantillons sains et 30% sous le seuil semblent

moins raides, compar´es aux autres. Une explication possible est la pr´esence d’une empreinte

d’ablation laser sur les lamelles uniquement `a partir des ´echantillons sollicit´es `a 10% en dessous

du seuil, car mˆeme une rayure au papier de verre ne permet pas de retirer compl`etement ces

empreintes, d’o`u le choix du sablage pour les campagnes suivantes men´ees sur les colles LORD

410-17 et Araldite 2012. Il est donc plus prudent de comparer uniquement ces ´echantillons

entre eux, pour s’assurer de comparer des ´etats de surface ´equivalents. Dans ce cas, on observe

une raideur plus importante pour les ´echantillons les moins sollicit´es au choc laser, avec une

l´eg`ere tendance `a la d´ecroissance de la raideur avec l’augmentation de l’intensit´e des chocs laser.

Cette tendance est cependant sujette `a caution en raison du faible nombre d’essais Arcan et

de la dispersion des r´esultats. En ce qui concerne les efforts `a rupture pr´esent´es sur la figure

5.17, aucune tendance claire ne se d´enote. Il semble que les lamelles sollicit´ees `a 10% sous le

seuil de rupture pr´esentent des efforts `a rupture plus ´elev´es, et que les efforts `a rupture des

lamelles saines et sollicit´ees `a 30% en dessous du seuil ne d´epassent pas la moyenne, voire sont

l´eg`erement inf´erieures `a la moyenne. L`a encore, il est difficile de conclure en raison du faible

nombre de donn´ees et de la dispersion. Toujours concernant la rupture, on observe que pour les

lamelles sollicit´ees par choc laser au maximum de l’´energie possible, la rupture intervient dans

la lamelle, tandis que pour toutes les valeurs d’´energie laser en dessous, cette rupture se produit

entre la lamelle et le substrat Arcan. Une photo d’assemblage substrat Arcan-lamelle choqu´ee

au seuil de est pr´esent´ee figures 5.11 et figure 5.12. Une photo d’assemblage substrat

Arcan-lamelle choqu´ee au maximum de l’´energie laser possible est pr´esent´e sur la figure 5.13, avec un

agrandissement sur la figure 5.14. On observe d’ailleurs que la rupture intervient au niveau de la

plaque d’aluminium la plus fine, ce qui est coh´erent avec les motifs d’endommagement observ´es

au Chapitre 4 qui se situent au niveau de cette plaque.

Cette rupture montre aussi qu’il est difficile de comparer les r´esultats des ´echantillons choqu´es

au seuil et `a -10% avec les r´esultats `a ´energie maximale, car les m´ecanismes d’endommagement

sont de toute ´evidence diff´erents.

5.4. SAF30/45 SOUS ARCAN 111

Figure 5.11 – Assemblage substrat/lamelle choqu´ee au seuil de rupture

Figure5.12 – Assemblage substrat/lamelle choqu´ee au seuil de rupture : agrandissement.

Figure 5.14 – Assemblage substrat/lamelle au maximum de l’´energie laser possible :

agrandis-sement.

Figure 5.15 – Courbes d´eplacement normal/effort pour des assemblages de colle SAF 30/45

sollicit´es `a 0^o.

5.4. SAF30/45 SOUS ARCAN 113

Figure 5.16 – Histogramme des raideurs

pour des assemblages de colle SAF 30/45

sol-licit´es `a 0^o.

Figure 5.17 – Histogramme des efforts `a

rupture pour des assemblages de colle SAF

30/45 sollicit´es `a 0^o.

La configuration en cisaillement pr´esente des r´esultats plus mitig´es. Sur les courbes

effort-d´eplacement, de la figure 5.18, il est difficile de trouver une tendance. Les raideurs du montage

pr´esent´ees figure 5.19 montrent une s´erieuse dispersion sans tendances notables, `a l’exception

d’un pic pour les lamelles soumises `a un choc laser 10% sous le seuil de rupture et des raideurs

encore plus faibles pour les lamelles soumises `a un choc laser 30% sous le seuil de rupture et

pour les lamelles saines. Concernant les efforts `a rupture (figure 5.20) la dispersion est moindre,

et toutes les configurations pr´esentent des valeurs similaires.

Lors de ces essais, les lamelles endommag´ees par laser ont ´et´e sollicit´ees en cisaillement. Il n’y

a donc pas, `a l’´echelle microscopique, d’ouverture en mode I de la fissure, et la perte en raideur

est moindre que dans le cas de la traction pure.

Figure 5.18 – Courbes d´eplacement normal/effort pour des assemblages de colle SAF 30/45

sollicit´es `a 90^o.

Figure 5.19 – Histogramme des raideurs

pour des assemblages de colle SAF 30/45

sol-licit´es `a 90o.

Figure 5.20 – Histogramme des efforts `a

rupture pour des assemblages de colle SAF

30/45 sollicit´es `a 90o.

5.5. LORD410-17 SOUS ARCAN 115

Dans le document Étude des assemblages collés sous choc - Propriétés mécaniques après choc laser (Page 122-128)