Effect of plies thickness and temperature on transverse cracking process in a composite laminate

Effet de l'épaisseur des plis et de la température sur le développement de la fissuration transverse dans un composite stratifié

Tanguy Briand (1) , Christophe Bois (1) , Jean-Christophe Wahl (1) , Erwann Le Goff (2) , Florian Lavelle (3)

1 I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux
2 ArianeGroup
3 CNES - Centre National d'Etudes Spatiales - Direction Des Lanceurs.

The development of cryogenic tanks in composite material is one the principal approach of space industry to reduce thecost of manufacturing and launch of the launcher. To satisfy both the strength and permeability requirements, the design of linerless tanks requires the study of the relationship between damage and permeability. This paper present the impact of low temperature on mechanical properties of unidirectinal ply and a part of the charaterization of cracking process. We present an experimental method based on observation of the material micro-structure under tensile loading from the low to ambiente temperature. The material is a cross-ply laminate with an intermediate (150 g/m2) and weak (75 g/m2) fibremass. The results highlight the impact of low temperature and the thickness ply on initiation and growth of transverse cracking

Le développement de réservoirs cryogéniques en composite est un des principaux axes de recherche de l’industrie spatiale afin d’alléger les cout de fabrication et de lancement des lanceurs. La suppression du liner d’étanchéité implique de dimensionner la partie composite en étanchéité et en résistance. Il est alors nécessaire de caractériser la perméabilité et le comportement élasto-endommageable du matériau. Cet article présente l’impact des basses températures sur le comportement mécanique d’un pli unidirectionnel et une partie de la caractérisation du processus de fissuration transverse.Le protocole expérimental est basé sur des observations sous charge de la micro structure du matériau pour des températures allant de -130°C à la température ambiante. Le matériau est un composite stratifié croisé [0/90]nS constitué de pli de grammage faible (75 g/m2) ou intermédiaire (150 g/m2). Les résultats expérimentaux présentés mettent en évidence l’impact de la température et de l’épaisseur des plis sur les caractéristiques mécaniques et sur l’endommagement du stratifié.

Mots clés: transverse crack; cryogenical temperature; thin ply; microscopy

Mots clés: fissures transverse; températures cryogéniques; pli fin; microscopie

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

Tanguy Briand, Christophe Bois, Jean-Christophe Wahl, Erwann Le Goff, Florian Lavelle. Effet de l'épaisseur des plis et de la température sur le développement de la fissuration transverse dans un composite stratifié. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02421108⟩