Passive infrared thermography measurement of the strain-rate dependancy of transverse craking evolution in cross-ply laminates

Influence de la vitesse sur la densité de fissuration mesurée par thermographie infrarouge : de la statique vers la dynamique

Fabien Coussa (1) , Julien Berthe (1) , Matthieu Ragonet (1) , Adrien Vinel (2)

1 DMAS, ONERA [Lille]
2 GeM - Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique

Given the increasing use of composite materials in the transportation industry, several experimental protocols have been proposed to give access to the measurement and the quantification of the matrix cracking mechanisms in composite laminates. Although the reliability of these different protocols applied to different kinds of quasi-static loads is no longer to be proven, these approaches are no longer possible for medium speed loadings. The crack density analysis under various loading levels or the analysis of material degradation under a frozen state of stress are no longer possible at high speed loading. The experimental approach proposed in this study is based on the detection of the cracking mechanisms by infrared thermography in the context of an high speed and monotonous tensile load until failure. Over a wide range of speeds and considering different ply thicknesses, the objective is to evaluate the capability of this method to capture the occurrence of the degradation mechanism. First, the simplicity of this methodology in the direct analysis of crack growth as a function of a stress state is presented. In a second step, the influence of velocity and thickness effects on cracking density is presented.

Suite à l’utilisation accrue des matériaux composites dans l’industrie des transports, de nombreux protocoles expérimentaux ont été proposés afin d’avoir accès à la mesure et à la quantification du mécanisme de fissuration matricielle dans les stratifiés composites. Bien que la robustesse de ces différents protocoles appliqués à différents types de sollicitations quasi-statiques ne soit plus à prouver, ces démarches sont difficilement envisageables dans le cadre d’une sollicitation à hautes ou moyennes vitesses. L’analyse in situ de la densité de fissures suivant de multiples niveaux de chargement ou encore l’analyse ex situ de la dégradation du matériau suivant un état figé de contraintes ne sont plus réalisables lors d’un chargement à hautes vitesses. L’approche expérimentale proposée dans cette étude repose ainsi sur la détection du mécanisme de fissuration par thermographie infrarouge dans le cadre d’une sollicitation de traction à haute vitesse et monotone jusqu’à rupture. Suivant une large gamme de vitesses et en considérant différentes épaisseurs de stratification, l’objectif consiste à évaluer la capacité de cette méthode à capturer l’apparition du mécanisme de dégradation. Dans un premier temps, la simplicité qu’offre cette méthodologie dans l’analyse directe de la croissance de fissures en fonction d’un état de contrainte est présentée. Dans un second temps, l’influence des effets de vitesses et d’épaisseurs sur la densité de fissuration est présentée.

Mots clés: CFRP; INFRARED THERMOGRAPHY; STRAIN-RATE EFFECT; MATRIX CRACK DENSITY

Mots clés: COMPOSITE CARBONE/EPOXY; THERMOGRAPHIE INFRAROUGE; EFFET DE VITESSE; DENSITÉ DE FISSURATION MATRICIELLE

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]; Physique [physics]; Chimie

Fabien Coussa, Julien Berthe, Matthieu Ragonet, Adrien Vinel. Influence de la vitesse sur la densité de fissuration mesurée par thermographie infrarouge : de la statique vers la dynamique. JNC21, Jul 2019, BORDEAUX, France. ⟨hal-02393205⟩