Fatigue post-impact d’un composite à renfort tissé de fibres de chanvre et matrice époxy

¹ Département Physique et Mécanique des Matériaux, Institut Pprime, CNRS-ISAE-ENSMA-Université de Poitiers, 1 avenue Clément Ader, 86961 Futuroscope Chasseneuil, France
davi.vasconcellos@ensma.fr
² Department of Chemical Engineering Materials and Environment, Università di Roma “La Sapienza”, Via Eudossiana 18, 00184 Rome, Italy

Reçu : 22 Novembre 2013
Accepté : 19 Juin 2014

Résumé

Ce travail a pour but d’étudier la résistance à l’impact mécanique d’un composite à renfort de chanvre et matrice époxy, ainsi que l’influence de l’endommagement sur sa résistance en traction quasi-statique et en fatigue. Le composite étudié est constitué de 7 plis de renfort tissé de chanvre et le taux volumique de renfort est de 30 %. Les tests d’impact ont été réalisés par tour de chute, à trois niveaux d’énergie : 2,5, 5 et 10 J. L’endommagement interne a été caractérisé par microscopie optique. Ces observations ainsi que les résultats des essais d’impact ont été comparés à ceux trouvés dans la littérature pour d’autres composites. Des essais de traction quasi-statique ont été réalisés sur des éprouvettes non impactées et impactées à chaque niveau d’énergie, pour caractériser l’influence de l’impact sur le comportement en traction quasi-statique. Des éprouvettes impactées à 5 J d’énergie ont été soumises à des essais de fatigue, avec R = 0,01, à la fréquence de 1 Hz et pour trois niveaux de contrainte maximale : 80 %, 60 % et 40 % de la contrainte maximale en traction quasi-statique. Le comportement en fatigue a été comparé à celui des éprouvettes non impactées et les endommagements ont été suivis par émission acoustique.

Abstract

The purpose of this work is to study the resistance to low velocity impact of woven hemp/epoxy composite and the influence of impact damage on its residual strength in tensile and fatigue loading. The composite consists of 7 plies of woven hemp fabric and the volume fraction of reinforcement is 35%. A falling dart testing machine was used to perform impact tests at three energy levels: 2.5, 5 and 10 J. Internal damage was characterized by optical microscopy. These observations and the impact tests results were compared to those found in the literature for other composites. Static tensile tests were performed on non-impacted and impacted specimens at each energy level to characterize the influence of the impact on the static tensile behaviour. Other specimens were impacted at 5 J and were tested in fatigue with R = 0.01, at frequency of 1 Hz for three levels of maximum stress: 80%, 60% and 40% of the ultimate tensile stress. The fatigue behaviour was compared to that of non-impacted specimens and damage was monitored by acoustic emission.