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HAL Id: tel-01535606 https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01535606 Submitted on 9 Jun 2017 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Étude de la durabilité d’un matériau composite bobiné sous chargements sévères Mathilde Crozatier To cite this version: Mathilde Crozatier. Étude de la durabilité d’un matériau composite bobiné sous chargements sévères. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Ecole nationale supérieure d’arts et métiers - ENSAM, 2017. Français. NNT : 2017ENAM0008. tel-01535606 N°: 2009 ENAM XXXX Arts et Métiers ParisTech - Campus d’Angers Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et innovAtion 2017-ENAM-0008 École doctorale n° 432 : Science des Métiers de l’ingénieur présentée et soutenue publiquement par Mathilde CROZATIER le 13 avril 2017 Etude de la durabilité d’un matériau composite bobiné sous chargements sévères Doctorat ParisTech T H È S E pour obtenir le grade de docteur délivré par l’École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers Spécialité “Mécanique-Matériaux” Directeur de thèse : Laurent GUILLAUMAT Co-encadrement de la thèse : Svetlana TEREKHINA Co-encadrement de la thèse : Frédéric DAU T H È S E Jury M. Frédéric JACQUEMIN, Professeur, GeM, Université de Nantes Président et Rapporteur M. Frédéric THIEBAUD, Professeur, FEMTO-ST, Université de Bourgogne Franche-Comté Rapporteur Mme Fabienne TOUCHARD, Chargée de recherche HDR, CNRS, ISAE-ENSMA Poitiers Examinatrice M. Laurent GUILLAUMAT, Professeur, LAMPA, Arts et Métiers ParisTech Angers Examinateur Mme Svetlana TEREKHINA, Maître de conférences, LAMPA, Arts et Métiers ParisTech Angers Examinatrice M. Frédéric DAU, Maître de conférences, I2M, Arts et Métiers ParisTech Bordeaux Examinateur M. Jean-Michel AVICE, Ingénieur, Directeur général Hydrovide Invité Remerciements Je tiens tout d’abord ` a remercier mes encadrants M. Laurent GUILLAUMAT, Mme Svetlana TEREKHINA et M. Fr´ ed´ eric DAU, pour leurs aides et leurs conseils au cours de ces trois ans. La conﬁance qu’ils m’ont accord´ ee m’a beaucoup appris. Chaque ´ echange ´ etait l’occasion de faire avancer les travaux. Un merci plus sp´ eciﬁque ` a Svetlana pour sa bienveillance, son ´ energie et sa bonne humeur. Ce travail n’aurait pas ´ et´ e possible sans le soutien ﬁnancier du Fond Unique Intermi- nist´ eriel. Je les remercie pour cette opportunit´ e. Je remercie ´ egalement les entreprises partenaires de ma th` ese via le projet SOLLICITERN : Hydrovide, Plasticon Composites et M´ eca, ainsi que leurs intervenants principaux MM. Christian MORIN, Yves GUIL- BAUD, Martin GAREL, Jean-Yves OLIVRE, Samuel DURAND, Emilien BILLAUDEAU et Laurent BOULAY. Chacun d’entre eux fut disponible pour les diverses questions et la diﬀusion de leur savoir-faire. Je tiens ` a remercier MM. Fr´ ed´ eric JACQUEMIN et Fr´ ed´ eric THIEBAUD d’avoir ac- cept´ e de rapporter ce m´ emoire de th` ese. Je remercie ´ egalement ce premier d’avoir pr´ esid´ e le jury. J’associe ` a ces remerciements Mme Fabienne TOUCHARD examinatrice, ainsi que M. Jean-Michel AVICE invit´ e. Je remercie ´ egalement l’´ equipe du LAMPA et toutes les personnes qui ont pu m’aider au cours de ma th` ese et apporter de la bonne humeur. Je souhaite remercier plus particuli` e- rement mes co-th´ esards composite et compagnons de bureau Imed et Mohamed alias HD. L’entre-aide m’a permis d’aborder plus sereinement cette th` ese. J’en proﬁte ´ egalement pour remercier Benoˆ ıt pour son soutien inconditionnel. Je remercie l’´ ecole d’Arts et M´ etiers de m’avoir fait conﬁance pour donner des enseigne- ments aux ´ el` eves de premi` ere et deuxi` eme ann´ ees. Cela m’a permis d’obtenir une premi` ere exp´ erience tr` es enrichissante. Plus personnellement, je remercie ma famille qui m’a soutenue et encourag´ ee aﬁn de mener ` a bien mon travail de th` ese : mes parents et mes sœurs qui malgr´ e la distance sont toujours pr´ esents pour les moments importants. 1 Table des mati` eres Introduction 16 1 Bibliographie 18 1.1 Camion d’hydrocurage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.2 G´ en´ eralit´ es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.2.1 Mat´ eriaux composites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.2.2 Enroulement ﬁlamentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.2.3 Endommagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.2.3.1 Multiﬁssuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.2.3.2 D´ elaminage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.2.3.3 D´ ecoh´ esion ﬁbre/matrice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.2.3.4 Rupture de ﬁbres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.3 Eprouvettes repr´ esentatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.4 Essais statiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.4.1 M´ ethode analytique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.4.2 M´ ethode inverse et optimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.5 Durabilit´ e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.5.1 Eﬀet de la porosit´ e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1.5.2 Essais de fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1.5.2.1 Essai en pression interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1.5.2.2 Essai en ﬂexion sur appuis rapproch´ es . . . . . . . . . . . 36 1.5.3 Essais d’impacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1.5.3.1 Eﬀet de courbure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.5.3.2 Forme des impacteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.5.3.3 Multi-impacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.5.3.4 Solutions pour pallier ` a l’endommagement apr` es impact . 41 1.5.3.5 Compression apr` es impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.5.4 Vieillissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.5.4.1 G´ en´ eralit´ es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.5.4.2 Mod` eles de diﬀusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2 TABLE DES MATI` ERES 1.5.4.3 R´ esines vinylester et composites verre/vinylester en envi- ronnement humide et chaud . . uploads/Geographie/ crozatier.pdf