Réponses thermiques cycliques

Dans la suite, nous nous intéressons aux variations de la température moyenne sur la partie utile des échantillons composites. Les réponses thermiques sont présentées à la Figure5.13

en fonction du nombre de cycles pour une fréquence de chargement de 1Hz. Les mêmes réponses dans le cas d’une fréquence de chargement de 10 Hz sont données dans l’an-nexe B. Les références aux composites sont directement indiquées sur chaque figure. Les courbes d’auto-échauffement montrent une élévation rapide de température au début d’es-sai due à une augmentation de la déformation anélastique (effet de dissipation). Puis, ces courbes atteignent des valeurs quasi stables après un certain nombre de cycles (environ cent cycles). Cette stabilisation thermique tout au long de l’essai est associée à une saturation de la déformation anélastique (les variations dans la microstructure induisent une dissipa-tion moyenne par cycle constante et l’échantillon atteint un équilibre thermique progressif avec l’environnement). Les valeurs d’auto-échauffement atteintes sont résumées dans le Ta-bleau5.3.

Tableau 5.3 –Valeurs d’auto-échauffements des composites étudiés.

PA6.6/1Hz MGF/0˚/1Hz Humidité relative RH0 RH50 RH80 RH0 RH50 RH80 Valeurs auto-échauffement (℃) 2.5 16 30 0.6 1.2 1.5 MGF/45˚/1Hz MGF/90˚/1Hz Humidité relative RH0 RH50 RH80 RH0 RH50 RH80 Valeurs auto-échauffement (℃) 0.9 6.4 4.5 1.8 10 10 123

Résultats Expérimentaux

Figure5.13 – Variations de température moyennes sur la partie utile les échantillons composites de polyamide 6.6 renforcés par des fibres de verre montrant l’auto-échauffement maximal atteint pour chaque humidité relative et chaque orientation des fibres.

Les résultats montrent des valeurs d’auto-échauffement qui varient avec l’orientation des fibres de verre et avec l’humidité relative. L’auto-échauffement est de plus en plus important dans le cas des composites à fibres transverses mais également pour les humidités relatives élevées (RH80). Ces résultats permettent de conclure que l’augmentation de l’humidité re-lative et de l’angle des fibres conduisent à une élévation importante d’auto-échauffement et donc à une intensification des effets dissipatifs.

5.1.2.4 Réponses énergétiques

Dans ce qui suit, la forme des bilans de puissance est déterminée puis discutée pour les différents composites étudiés. Notons que tous les taux des énergies sont tracés en fonction de la déformation moyenne par cycle (Figure5.14).

Les résultats montrent l’effet de l’humidité relative et de l’orientation des fibres de verre sur la forme du bilan énergétique. Les hautes humidités favorisent la dissipation plutôt que le stockage d’énergie alors que les faibles taux d’humidité relative montrent un niveau de stockage très élevé. Par contre, les composites humides à fibres transverses favorisent le

sto-Analyse globale du comportement thermomécanique de la matrice polyamide 6.6 et du composite

Figure5.14 – Réponses énergétiques relatives aux essais cycliques réalisés sur une fréquence de charge-ment de 1Hz montrant l’effet de l’humidité relative et l’orientation des fibres. Le rapport de charge est égal

à 0.1. Le rapport géométrique R vaut 0.567, tandis que le volume de la zone utile VZU est de l’ordre de

858mm3.

ckage plutôt que la dissipation d’énergie tandis que les composites humides à fibres longitu-dinales montrent un niveau de dissipation important. À l’exception du cas des composites MGF/RH50/0°/1Hz et MGF/RH80/0°(45°)/1Hz où la dissipation intrinsèque moyenne par cycle prédomine sur la puissance bloquée, la forme des bilans énergétiques montre une part très importante de la puissance bloquée avec des proportions énergétiques βsqui dé-passent les 52%. Il convient aussi de noter que lorsque la déformation moyenne par cycle augmente, la puissance moyenne bloquée par cycle diminue. Au début du chargement, la fraction bloquée est très importante dans l’ensemble des matériaux composites (de 63% à 93%). À la fin du chargement, la fraction bloquée diminue et prend des valeurs moins importantes pour les hauts niveaux d’humidité relative (13% à 53%). En revanche, celle-ci semble être de plus en plus importante lorsque l’angle des fibres de verre devient élevé. Cette conclusion semble valable pour tous les composites étudiés.

Résultats Expérimentaux

Une autre façon d’observer les effets de la teneur en eau et de l’orientation des fibres de verre est de présenter séparément les 3 puissances mises en jeu. Chaque puissance est donc, ci-après, tracée dans un graphe regroupant les différents composites secs et humides. La Fi-gure5.15montre la dissipation intrinsèque moyenne par cycle (Figure5.15(a)), la puissance bloquée moyenne par cycle (Figure 5.15 (b)) et la puissance de déformation moyenne par cycle (Figure5.15(c)), respectivement, en fonction de la déformation moyenne par cycle.

Figure5.15 – Évolution du taux moyen par cycle d’énergie dissipée, bloquée et de déformation en fonction de la déformation moyenne.

Analyse globale du comportement thermomécanique de la matrice polyamide 6.6 et du composite

Les résultats sur les composites MGF/RH80/90°/1Hz et MGF/RH50/90°/1Hz montrent un rochet cyclique important avec des valeurs moyennes importantes dans l’ensemble des puissances mises en jeu. La puissance bloquée diminue dans tous les matériaux compo-sites. Cette baisse en puissance bloquée est fortement dépendante de l’humidité relative et de l’orientation des fibres. Notons également que plus l’humidité relative et les angles des fibres sont élevés, plus les valeurs moyennes des puissances mises en jeu sont élevées. Par ailleurs, lorsque la déformation moyenne par cycle augmente, les valeurs de la dissipation intrinsèque moyennée par cycle augmentent aussi. Ces observations nous semblent valables pour toutes les variétés de composites étudiés.

5.1.3 Synthèse sur les résultats globaux