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Auteur(s)
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Michel CHATAIN : Ingénieur de l’Institut industriel du Nord IDN - Docteur ès sciences physiques
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Ane rubrique importante du présent traité « Plastiques et Composites » est consacrée aux plastiques renforcés, c’est-à-dire aux matériaux constitués par une matrice organique renfermant des fibres souvent réparties de façon optimale pour assurer la plus grande résistance dans la direction des plus grandes contraintes.
On peut donc supposer que l’analyse de leur comportement et la prévision de leurs propriétés vont faire intervenir les caractéristiques de la matrice, celles des fibres, des problèmes d’interface et des conditions de fabrication. En effet, les propriétés mécaniques des composites sont très dépendantes des fibres employées : nature, répartition, taux, longueurs, diamètres, ensimages... Toutefois, les propriétés mécaniques, électriques, chimiques, photochimiques, thermiques sont largement affectées par celles de la matrice (en particulier par les températures de transition et de fusion pour les thermoplastiques) et cela d’autant plus que la fibre est plus courte et en plus faible proportion.
Une bonne connaissance des plastiques renforcés doit donc être fondée sur celle des renforts et des matrices.
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5. Comportement
5.1 Élasticité et viscoélasticité
Si le schéma linéaire est simple pour étudier les propriétés principales des composites, il doit être employé avec discernement. Les composites mettent en effet souvent en défaut les approximations classiques. La nature de la loi de comportement mécanique peut varier avec la direction : élastique et linéaire dans le sens du renfort, elle peut être non linéaire, voir plastique dans d’autres directions.
Par ailleurs si le comportement du composite peut être considéré comme linéaire pour de faibles déformations, il faut prendre en compte sa viscoélasticité et son hygroélasticité pour de plus grandes déformations.
HAUT DE PAGE5.2 Fatigue
Le succès des composites à hautes performances est probablement lié en partie à leur résistance à la fatigue. Il suffit pour s’en convaincre de considérer les pales d’hélicoptère (figure 4) qui ont maintenant une durée de vie comparable à celle de l’appareil qui les porte tandis que les pales d’aluminium qu’elles ont remplacées exigeaient des précautions drastiques pour éviter de les rayer pendant l’usinage et avaient une durée de vie beaucoup plus courte.
Les composites ne sont pas sensibles à l’effet d’entaille sous sollicitation cyclique. Toutefois, leur résistance à la fatigue varie selon les fibres, la résine, le drapage et l’efficacité de l’ensimage : les composites à fibres de verre sont moins performants que ceux renforcés par des fibres...
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