Coupled analysis by micro-tomography and acoustic emission of fatigue damage in a woven hemp/epoxy composite : moisture effect.

Analyse couplée par micro-tomographie et émission acoustique des endommagements par fatigue d'un composite tissé chanvre/époxy : effet de l'humidité.

Romain Barbiere (1) , Fabienne Touchard (1) , Laurence Chocinski-Arnault (1) , David Mellier (1)

1 PPrime [Poitiers] - Institut Pprime [UPR 3346]

The purpose of this work is to characterise the influence of moisture on the fatigue behaviour of a woven hemp fibre reinforced epoxy composite. At first, the water uptake of this composite has been studied, then the mechanical behaviour is analysed under two different conditionings. The so-called “non-aged samples” have been stored ands ubmitted to fatigue tests at ambient temperature and hygrometry, and the so-called “water-aged” samples have been tested in 95% of relative humidity atmosphere after water immersion until saturation. Results show that the fatigue behaviour is affected by the moisture conditions: for a given fatigue stress level, the fatigue lifetime is shorter for the “water-aged” samples. Fatigue damage mechanisms have been analysed by combining different techniques: in-situ acoustic emission monitoring (AE), post-mortem scanning electronmicroscopy (SEM) and X-ray micro-tomography. For the “water-aged” specimens,damage appears earlier during the fatigue testsand is more extended than for the “non-aged” ones.

Ce travail vise à caractériser l’influence de l’humidité sur le comportement en fatigue de composites tissés chanvre/époxy. Dans une première partie,l’absorption d’eau du composite est étudiée, avant d’analyser son comportement mécanique en fatigue.Deux conditionnements sont étudiés:pour le conditionnement nommé «Ambiant»les éprouvettes ont été stockées et testées à l’ambiante, alors que pour celui nommé «Eau» les éprouvettes ont été immergées dans l’eau jusqu’à saturation et testées en fatigue dans une enceinte climatique maintenue en humidité. Les résultats montrent que la tenue en fatigue est influencée par le conditionnement hydrique: pour un niveau de contrainte donné, la durée de vie en fatigue est plus faible pour les éprouvettes «Eau»que pour les éprouvettes «Ambiant». Les mécanismes d’endommagement ont été analysés durant l’essai par émission acoustique, et post mortem par MEB-FEG et micro-tomographie. Les micro-tomographies et les émissions acoustiques combinées mettent en évidence des mécanismes d’endommagement distincts en fonction du conditionnement. Les éprouvettes «Eau» ont subi un endommagement plus important en volume et plus précoce au cours de l’essai par rapport aux éprouvettes «Ambiant»

Mots clés: Eco-composite; Fatigue; Acoustic emission; Micro-tomography; Moisture

Mots clés: Eco-composite; Fatigue; Emission acoustique; Micro-tomographie; Vieillissement hydrique

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Romain Barbiere, Fabienne Touchard, Laurence Chocinski-Arnault, David Mellier. Analyse couplée par micro-tomographie et émission acoustique des endommagements par fatigue d'un composite tissé chanvre/époxy : effet de l'humidité.. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02420778⟩