Accelerated estimation of fatigue performances of thermoplastic composite material by self-heating monitoring
Résumé
Self-heating tests are an alternative experimental approach to classic fatigue tests in order to estimate the fatigue limit of materials. This experimental procedure is based on the monitoring of the self-heating of the studied material under short cyclic loading blocks. The aim is to correlate a change of the thermal behaviour of the material with the appearance of fatigue damage in the material. Acoustic emission monitoring and microscopic damage inspection could be used to confirm the accuracy of the self-heating test method. In this paper, self-heating tests are applied to a balanced 2D-woven carbon/thermoplastic composite material. In addition, quasi-static tensile tests are performed to characterize the mechanical properties of material, as well as to monitor the evolution of and the thermal field. The thermal behaviours of the material under tensile static loads and during self-heating tests are compared and found to be quite similar which opens very promising prospects as for the determination of the fatigue limit of thermoplastic composites.
Les essais d'auto-échauffement constituent une approche expérimentale alternative aux essais de fatigue classiques afin d'estimer la limite de fatigue des matériaux. Cette procédure expérimentale est basée sur le suivi de l'auto-échauffement du matériau soumis à des blocs de chargements cycliques limités. L'objectif est de corréler un changement du comportement thermique du matériau avec l'apparition d'une détérioration par fatigue dans le matériau. Dans cet article, des tests d'auto-échauffement sont appliqués à un matériau composite équilibré en carbone tissé 2D. De plus, des essais de traction quasi-statiques sont effectués pour caractériser les propriétés mécaniques du matériau, ainsi que pour suivre et analyser l'évolution du champ thermique. Les comportements thermiques du matériau sous charges statiques de traction et lors d'essais d'auto-échauffement sont comparés et s'avèrent assez similaires, ce qui ouvre des perspectives très prometteuses quant à la détermination de la limite de fatigue des composites thermoplastiques.