Experimental evaluation of the elastic limit of carbon-fibre reinforced epoxy composites under a large range of strain rate and temperature conditions
Identification de la limite élastique d'un matériau composite renforcé carbone/epoxy sur une large gamme de vitesse de déformation et de températures
Résumé
The mechanical behaviour of organic matrix composite materials such as T700GC/M21 carbon fibre reinforced polymer (CFRP) is generally considered by the industry as being orthotropic elastic for the sizing of aeronautical structures under normal isothermal “static” flight loads. During the aircraft lifetime, it may be exposed to severe loading conditions at various temperatures. However, the mechanical behaviour of CFRP is known to exhibit a linear behaviour or a non-linear behaviour according to the types of loads that are considered creep or extreme conditions. The observed non-linearity can be commonly attributed to several physical phenomena such as non-linear viscosity, plasticity, or damage. In the literature, different models can be found that are based on three components: a first elastic reversible behaviour, a second non-linear behaviour, and a failure criterion. An important issue is to understand and characterize the transition between the elastic reversible behaviour and the non-linear behaviour. To answer this question, the present paper describes an experimental methodology that permits to evaluate this transition thanks to raw experimental data, and its application to a range of constant but different strain rate and temperature tests performed on the T700GC/M21 CFRP material.
Le comportement mécanique des matériaux composites à matrice organique tels que le T700 / M21 est généralement considéré, par les industriels, comme étant orthotrope élastique pour le dimensionnement des structures aéronautiques dans des conditions isothermes "statique", qui sont les conditions de vol. Mais le comportement mécanique de ces matériaux est connu pour présenter une certaine non-linéarité lorsque d'autres types de chargement sont considérées comme par exemple le fluage ou les conditions extrêmes (comme les variations de températures). La non-linéarité qui est observée peut être généralement attribuée à plusieurs phénomènes physiques comme la viscosité (la dépendance au temps), la plasticité (des constituants, de la résine M21 dans le cas présent) ou des endommagements (des constituants, de la résine ou des fibres, ou dans notre cas entre les deux). Cette mixité des causes rend difficile la caractérisation formelle et la modélissation de la limite du comportement élastique de ces matériaux. En supposant que la réponse viscoélastique du matériau T700 / M21 lors d'un test isotherme à taux de déformation constante serait linéaire tant qu'aucune plasticité ou dommage sont présents, ces tests permettrait d'identifier la limite élastique théorique du matérial. Par la suite l'analyse physique des phénomènes à l'origine de la non linéarité peut être établie. Le travail présenté ici décrit la méthodologie expérimentale qui a été mise en place pour un déterminer cette limite, et présente les résultats obtenus sur une large gamme de vitesses de déformation et de températures réalisées sur du T700/M21.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
