Mise en évidence des effets de la température sur la réponse à l’interface

Ce paragraphe vise à mettre en évidence l’influence de la température sur la réponse à l’interface. Nous cherchons à mettre en évidence les effets du possible développement d’une Process Zone à partir des grandeurs observables expérimentalement. Pour cela, nous présentons d’abord une analyse expérimentale-analytique basée sur la norme ASTM afin de remarquer les effets de la température sur l’évolution de la ténacité apparente au cours de l’essai. Il s’agit ici de montrer la nature pseudo ductile de l’interface qui est à l’origine de la réponse macroscopique plus ductile en propagation montrée dans le paragrapheII.1.3. Dans un second temps, nous présentons une approche expérimentale basée sur la multi-instrumentation des essais afin d’expliquer l’origine de cette pseudo ductilité de la réponse macroscopique que nous n’observons pas par simulation numérique comme expliqué dans les paragraphes II.2.1etII.2.2.

II.3.1 Mise en évidence de la nature visqueuse de l’interface

À ce point, il est possible de déduire l’expression de l’évolution de la ténacité apparente au cours de l’essai selon l’EquationII.5 à partir de l’analyse énergétique proposée dans la norme pour la création de surface délaminée, et de l’expression de la compliance en fonction de la longueur de fissure II.1. Cette

Figure II.19 – Estimation de la ténacité apparente pour deux éprouvettes à 16 plis en fonction de

l’évo-lution apparente de la longueur de fissure estimée à l’aide de l’évol’évo-lution expérimentale de la compliance

analyse expérimentale-analytique est possible sachant que la norme ASTM D7905 [44] est valable même en température. GII = ^P2 2B dC da = ^P2 2B ^{3ma2 =} 3P2 2B m2 C − A !1 3 (II.5) L’application numérique de cette expression en partant de l’évolution de la compliance au cours de l’essai permet de tracer l’évolution de la ténacité apparente en fonction de l’évolution apparente de la longueur de fissure, comme le montre la Figure II.19 pour un cas à température ambiante et un cas en température (74◦C) pour des éprouvettes à 16 plis. Nous observons dans la Figure II.19 l’influence de la température sur l’évolution de la ténacité apparente lors d’une propagation théorique du délaminage issue des formules analytiques. Cette influence peut s’expliquer par des effets dissipatifs apparaissant durant la propagation. Ils peuvent être visqueux [202,231], liés au frotemment [122] ou à des effets de courbe R [28,30,137–139], comme présenté dans le paragrapheI.4.2du ChapitreI. Cependant, il est aussi possible que ces effets dissipatifs soient la conséquence des mécanismes d’endommagement local présent à l’interface et qui contribuent au développent de la Process Zone. Ces mécanismes sont prépondérants au cours de la propagation, sachant que dans le cadre des délaminages observés en mode II sur des cas de dégradation thermomécanique (voir les exemples de le paragraphe I.4du ChapitreI) la propagation est pratiquement instantanée et subite. L’influence de la température sur les mécanismes dissipatifs menant au délaminage font donc l’objet de la suite du raisonnement.

Afin de mettre en évidence les effets des mécanismes dissipatifs à l’interface en fonction de la tempé-rature, il s’avère nécessaire d’analyser les essais plus localement. Dans ce but, nous avons décidé de nous focaliser sur les configurations NPC plutôt que sur les PC. Non seulement parce que nous avons mis en doute la forme des fronts de fissure des configurations PC, mais également parce que les configurations NPC constituent une référence vierge du matériau (sans Process Zone en pointe de fissure) à partir de laquelle il est plus simple d’analyser l’influence de la température sur la dégradation thermomécanique de l’interface. À cette fin, le paragraphe suivant montre une analyse en déformation permettant de mettre en évidence une telle influence.

II.3.2 Mise en évidence des effets d’une Process Zone à l’interface par un analyse expérimentale en déformations

Comme nous l’avons expliqué dans le paragraphe I.5.1 etI.5.2.3 du Chapitre I, la Process Zone est définie comme la région partiellement endommagée qui se développe autour la pointe de fissure et qui est précurseur de la propagation de la fissure. Cette Process Zone est la conséquence de l’ensemble de phéno-mènes dissipatifs qui ont lieu dans cette région et qui contribuent au développement de l’endommagement

continu. Nous soulignons que la définition numérique de la Process Zone est légèrement différente, comme expliqué dans le paragraphe I.5.2 du ChapitreI. Les modèles de zone cohésive assument que l’ensemble des mécanismes dissipatifs qui ont lieu autour la pointe de fissure peuvent être concentrés à l’interface et représentent donc un endommagement surfacique [200,201].

En partant du principe invoqué au paragraphe précédent qui soulignait la difficulté de l’exploitation des essais en raison de la présence de Process Zones pas forcement comparables, seules les configurations NPC sont étudiées dans ce paragraphe. L’intérêt consiste à déterminer dans quelle mesure la multi-instrumentation de nos essais ENF permet de comprendre le comportement pseudo ductile observé dans le paragraphe précédent.

Dans le but de mettre en évidence une réponse dissipative à l’interface, deux options s’offrent à nous avons afin de faire un suivi des ses effets : soit à l’aide d’information provenant de la caméra IR, soit à l’aide de la CIN. La caméra IR bénéficie d’une fréquence d’acquisition très élevée (50 images par seconde dans notre cas) qui peut être mise à profit pour le suivi de la propagation de la fissure [232–234]. Par contre, nous avons vérifié que l’information thermique n’avère insuffisamment précise pour faire un suivi de propagation temporel de la fissure en raison de la faible résolution et du bruit des données. Elle ne permet pas non plus de détecter les premiers signes de dissipation d’énergie par création de surface à l’interface, pouvant indiquer une possible évolution de la Process Zone qui conduit au délaminage. Nous avons donc privilégié l’utilisation de la CIN.

Nous nous sommes focalisés sur l’information cinématique fournie par le logiciel VIC-2D [220], notam-ment les champs de déformation en pointe de fissure. Afin d’analyser les effets de la température avant la propagation, la Figure II.20montre les champs de glissement en aval de la pointe de fissure pour trois échantillons [0]₁₆ et à des températures différentes. Afin d’assurer la comparaison entre ces différentes conditions d’essai, ces champs de glissement sont divisés par la force appliquée puisque, comme nous l’avons vu, le champ de contrainte à l’interface est directement relié à la force appliquée à l’échantillon. Cette comparaison est faite avant toute propagation de fissure pour ne se concentrer que sur l’effet de la température sur le comportement de l’interface. La FigureII.20 présente les zones de déformation de cisaillement supérieure à 0.5 % pour ces trois éprouvettes. Elle met en évidence que cette zone est plus étendue dans la direction longitudinale pour les tests en température que pour le cas à température am-biante. Le fait de voir une zone de glissement plus étendue est un possible indice de la mise en place d’une

Process Zone plus importante en température qu’à température ambiante. Cette observation contribue à

expliquer en partie la ductilité apparente observée sur la réponse Force-déplacement pour des essais en température (paragrapheII.1.3) et relayée par d’autres auteurs [25,28,31,138,139].

Huchette et al. [45] montrent d’une manière analogue ce phénomène sur le même matériau mais lors d’essais sur éprouvettes [0]₈. La Figure II.21 montre l’évolution du glissement à l’interface divisé par la force en fonction de la distance à la pointe de fissure pour différents niveaux de chargement. Si la réponse est élastique, les glissements normalisés doivent être superposés. Dans le cas contraire, un écart à la linéarité est mis en avant. Sur cette figure, on constate que sur l’éprouvette à température ambiante, toutes les courbes sont superposées au-delà de 6 mm, au contraire de ce qui est observé en avant. On

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