Présentation
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RÉSUMÉ
La qualité de l’interface entre renfort et matrice joue un rôle essentiel dans les propriétés mécaniques et physiques finales des matériaux composites. Cependant, cette zone reste assez complexe à définir et à analyser. Cet article expose les modélisations de cette liaison renfort/matrice proposées à ce jour. De nature différente, mécanique, physique/physico-chimique, thermodynamique, viscoélastique ou couplée, certains modèles stipulent l’existence d’une phase intermédiaire entre la matrice et le renfort, qui serait dotée de caractéristiques spécifiques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Anne BERGERET : Docteur Ingénieur, Maître-Assistant à l’École des Mines d’Alès - Responsable de l’équipe Formulation des Matériaux du Centre des Matériaux de Grande Diffusion de l’École des Mines d’Alès
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Patricia KRAWCZAK : Professeur à l’École des Mines de Douai - Responsable du Département Technologie des Polymères et Composites de l’École des Mines de Douai
INTRODUCTION
Différentes modélisations de l’interface/interphase ont été proposées, de nature mécanique, physique/physico-chimique, thermodynamique, viscoélastique ou couplée, qui selon le cas postulent l’existence ou non d’une troisième phase intermédiaire entre la matrice et le renfort, dotée de caractéristiques spécifiques.
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Présentation
Modélisation mécanique
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5. Approche méthodologique couplée
Il est tout à fait possible de coupler certaines de ces modélisations de l’interface/interphase, afin de définir au mieux cette dernière. Cela est en partie le cas dès lors qu’il est nécessaire de s’affranchir de l’effet de renfort mécanique et de ne rendre compte que des effets potentiels de réticulation physique et/ou chimique de la matrice induite par des interactions spécifiques créées entre la matrice et les renforts via un traitement de surface. Pour ce faire, il convient de séparer, par des approches inverses de modélisation mécanique, le comportement mécanique des renforts de celui d’une matrice que l’on qualifiera de « matrice modifiée » en ce sens où sa microstructure est différente de celle de la matrice initiale non renforcée comme le montre la figure 5. L’application d’un modèle physique tel que le modèle de Perez est alors possible à partir du comportement mécanique de cette « matrice modifiée ».
En conclusion, la communauté scientifique s’est largement intéressée à la liaison renfort/matrice des composites, s’efforçant de développer différentes méthodes expérimentales de caractérisation (microscopiques, physico-chimiques, micromécaniques ou macromécaniques) de la zone interfaciale (ou interphase), mais aussi d’introduire la contribution de cette zone « stratégique » dans divers modèles permettant de décrire et prévoir le comportement des composites.
Ces efforts sont justifiés par l’influence très importante de la liaison renfort/matrice sur le comportement et les propriétés d’usage des composites industriels, aspect qui est traité dans la troisième partie de cet article sur la base d’exemples variés.
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