Contraintes résiduelles sur les composites

Aujourd’hui, les matériaux composites sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles, grâce aux nombreux avantages qu’ils offrent. En effet, ces matériaux peuvent être conçus de manière à augmenter certaines propriétés spécifiques, y compris celles mécaniques, en diminuant le poids total.

Un matériau  “composite” est un matériau composé d’au moins deux éléments qui interagissent pour produire des propriétés mécaniques différentes de celles des deux éléments pris individuellement.

Dans la pratique, de nombreux composites sont faits à partir d’un matériau de base (appelé “matrice”) et d’un renfort ajouté principalement pour augmenter la résistance et la rigidité de la matrice. Ce renfort est généralement sous forme de fibre.

Bien que les composites aient des avantages structurels considérables, ils ne sont pas exempts de contraintes résiduelles qui peuvent avoir été induites pendant le processus de fabrication.

Les contraintes résiduelles sont un phénomène plutôt fréquent dans les matériaux composites, à cause de l’interface importante entre la matrice et les renforts, puis entre les différentes couches orientées dans différentes directions. En détail, les contraintes résiduelles peuvent se présenter dans les composites à cause d’une incompatibilité des coefficients d’expansion thermique linéaire entre la matrice et les fibres de renfort. De plus, même la contraction chimique pendant la phase de solidification de la matrice peut jouer un rôle important dans le cadre des contraintes résiduelles.

Il existe une version spéciale du système MTS3000-Restan capable de déterminer les contraintes résiduelles dans les composites. Les contraintes résiduelles non uniformes en profondeur dans ce type de matériau sont normalement prévisibles et, notamment, en raison de leur comportement typiquement non homogène, la variabilité des contraintes résiduelles est généralement importante dans les différentes zones du même composant.

TLa version du système MTS3000-Restan pour composites est fourni avec une unité de contrôle qui rend l’essai complètement automatique, simple et rapide: un système automatique permet en effet de contrôler le processus de perçage (vitesse de rotation et d’avancement) ainsi que l’acquisition au moyen de rosettes d’extensométrie. Par rapport à ces dernières, on peut utiliser la technique de l’extensomètre compensatoire vue ci-dessus pour éviter tout effet thermique apparent sur les déformations acquises.

Grâce à un chariot de perçage dédié qui fonctionne à basse vitesse, le processus ne génère pas de surchauffe ou d’allongement autour du trou, évitant ainsi d’avoir des effets indésirables sur les déformations acquises et sur les contraintes résiduelles calculées.

Le système MTS3000-Restan est le seul au monde spécialement conçu pour ce type de mesure. De plus, l’instrument mécanique peut être placé sur la zone la plus adaptée de l’échantillon à tester, grâce à sa forme en surplomb (alternative: grâce à son design ergonomique) et à ses pieds orientables.