Characterisation of the visco(elasto-plastic damageable behavior of a glass/epoxy composite for the prediction of its service life
Etude du comportement visco-élasto-plastique endommageable d'un composite verre/époxy pour la prévision de la durée de vie
Résumé
Fatigue and creep phenomena are extremely present for glass/epoxy composites used in turbine blades. Being permanently in contact with water, there is also a water ageing effect. The aim of this study is to analyze the interactions between viscous effectsfrom creep tests, dynamic ones via fatigue experiments and damages induced by water ageing. Creep tests show that the elasto-visco-plastic behavior of the composite material is due to the matrix. The parameters of a rheological law based on thermodynamic considerations are identified in order to characterize the behavior of a composite under a constant stress.Fatigue tests are performed at different stress levels and frequencies and show that the rupture of the composite does not depend on the frequency when the applied stress is small. For big applied stress, at low frequencies, the damages are due to the creep effects whereas dynamic effects lead to the degradation of the structures at high frequencies. Moreover, the comparison of the creep data for composites after a few months of water ageing and the normal ones shows that the water ageing induce much more important strains. The final objective is to improve the existing models to take into account these effects.
Les composites verre/époxy utilisés dans les pales d’hydroliennes sont extrêmement sollicités en fluage et en fatigue. Etant en contact permanent avec l’eau, ils subissent par ailleurs un vieillissement hydrique. Il s’agit donc dans cette étude d’étudier les couplages entre les effets visqueux décrits par des essais de fluage, dynamiques via des tests de fatigue et les dégradations induites par le vieillissement. Les tests de fluage montrent que l’élasto-visco-plasticité du matériau est causée par la matrice. Les paramètres d’une loi rhéologique de fluage à base thermodynamique sont identifiés pour caractériser le comportement du composite soumis à une sollicitation constante. Des essais de fatigue réalisés à différents rapports de charges et fréquences montrent que la rupture du composite ne dépend pas de la fréquence lorsque la contrainte moyenne appliquée est faible. Pour un grand rapport de charge, à de faibles fréquences, l’endommagement est piloté par le fluage tandis que les effets dynamiques conduisent à une ruine prématurée de la structure à hautes fréquences. Enfin, le composite vieilli se déforme bien plus en fluage que le matériau sain. L’objectif final est d’enrichir les modèles existants pour prendre en compte tous ces effets.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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