Durabilité
Enceintes sous-marines en matériaux composites

Un point essentiel à prendre en compte dans la conception des enceintes en matériaux composites est leur durabilité. Plusieurs facteurs peuvent réduire la durée de vie de ces structures, par exemple :

• le fluage (fatigue statique) ;

• la fatigue dynamique (c'est-à-dire cyclique) ;

• le choc ;

• le vieillissement.

Le fluage (ou fatigue statique) est la déformation viscoélastique d'un polymère sous charge constante. On trouve de nombreuses études sur le comportement des tubes en composites sous pression interne [1] [40] [41] mais peu de données sous pression externe. Il est rare de pouvoir utiliser des caissons hyperbares pendant suffisamment longtemps pour réaliser des essais de fluage. Cependant, sous pression hydrostatique les dimensions d'une enceinte vont évoluer et ce fluage peut provoquer un flambement précoce. La figure 17 présente un résultat pour un essai de fluage réalisé en mer [42]. Le niveau de fluage dépend du niveau de contrainte, qui dépend lui-même des dimensions du cylindre, de la profondeur et du matériau (matrice, orientation des fibres). Ici, le niveau de contrainte appliquée est d'environ 55 % de la valeur qui correspond à l'implosion.

Dans la plupart des applications, le nombre de cycles (descentes et remontées) est faible. Pour cette raison, le comportement d'enceintes en fatigue dynamique (c'est-à-dire cyclique) n'est que rarement étudié.

Le comportement au choc de tubes en composites a été étudié par plusieurs auteurs [43] [44] [45]. La résistance au choc dépend du matériau et de la structure, ce qui rend la prédiction de cette propriété très délicate. La caractérisation expérimentale est par conséquent importante. La figure 18 présente un exemple de résultats indiquant l'influence de chocs de différentes énergies sur la résistance à l'implosion. À partir d'un niveau d'énergie seuil, on constate une diminution importante de la résistance.

On pourrait également s'inquiéter de l'évolution des propriétés des enceintes composites soumises à une immersion à long terme dans l'eau de mer. La pression hydrostatique peut modifier la cinétique de diffusion d'eau mais surtout sous fortes pressions [46]. Étant donnée l'épaisseur importante des parois des enceintes pour des applications en grande profondeur,...