Instrumented tests on composite pressure vessels (type IV) under to internal water pressure

Essais instrumentés sur réservoir composite (type IV) sous pression soumis à une pression interne d'eau

Eric Lainé (1) , Jean-Christophe Dupré (1) , Maxime Cruz (1) , Frank Hesser (1) , Jean-Claude Grandidier (1) , Pierre Blanc-Vannet (2)

1 PPrime [Poitiers] - Institut Pprime [UPR 3346]
2 Campus Innovation Paris - Air Liquide Santé International [Jouy-en-Josas, France]

Much work has already been done on Type IV high-pressure vessels, both from an experimental and numerical point of view. The prediction of the maximum pressure before bursting, the effect of thermal cycles, defect and damage tolerance, fire resistance, linercollapse are topics generally numerically studied at the scale of the samples. In these works, the passage from the specimen to the structure is not fully validated by comparing the models with experimental measurements at the scale of the reservoir. However, this correlation with numerical simulation requires collecting a large amount of information, often by combining several metrological studies. In this work, non-destructive instrumented tests on a tank subjected to internal pressure were performed coupled with optical measurements (3D displacement fields) and acoustic emission to understand the damage kinetics. Three load-unloadtests are performed at speeds of 1, 10 and 100MPa/min up to 87.5MPa pressure, followed by a cyclic test. The results obtained are reproducible and show that the pressure loading rate has no influence on the deformation kinetics and on the damage of the tank.

De nombreux travaux ont déjà été menés sur les réservoirs haute pression de type IV, tant d’un point de vue expérimental que numérique. La prédiction de la pression maximale avant éclatement, l’effet des cycles thermiques, la tolérance aux défauts et aux dommages, la tenue au feu, le collapse du liner sont des thématiques étudiées généralement numériquement à l’échelle des échantillons.Dans ces travaux le passage de l’éprouvette à la structure n’est pas complétement validée par une confrontation des modèles avec des mesures expérimentales à l’échelle du réservoir. Toutefois une corrélation avec la simulation numérique, nécessite de récolter un grand nombre d’informations souvent en associant plusieurs métrologies. Dans ce travail des essais instrumentés non-destructifs sur un réservoir soumis à une pression interne ont été réalisés couplés avec des mesures optiques (champs de déplacements 3D) et des mesures par émission acoustique pour comprendre la cinétique d’endommagement. Trois essais de charge–décharge sont réalisés à des vitesses de 1, 10 et 100MPa/min jusqu’à la pression de 87.5MPa, ils sont suivis d’un essai cyclé.Les résultats obtenus sont reproductibles et ils permettent de montrer que la vitesse de mise en pression n’a pas d’influence sur la cinétique de déformation et sur l’endommagement du réservoir.

Mots clés: HP tank type IV; mechanical tests; internal pressure; optical measurements; acoustic emission

Mots clés: réservoir HP type IV; essais mécaniques; pression interne; mesures optiques; émission acoustique

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

Eric Lainé, Jean-Christophe Dupré, Maxime Cruz, Frank Hesser, Jean-Claude Grandidier, et al.. Essais instrumentés sur réservoir composite (type IV) sous pression soumis à une pression interne d'eau. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02421570⟩