Composite materials, with their higher exposure to dynamic loads, have increasingly been used in aerospace, naval, automotive, sports and other sectors over the last few decades. Dynamic Deformation, Damage and Fracture in Composite Materials and Structures reviews various aspects of dynamic deformation, damage and fracture, mostly in composite laminates and sandwich structures, in a broad range of application fields including aerospace, automotive, defense and sports engineering. As the mechanical behavior and performance of composites varies under different dynamic loading regimes and velocities, the book is divided into sections that examine the different loading regimes and velocities. Part one examine low-velocity loading and part two looks at high-velocity loading. Part three then assesses shock and blast (i.e. contactless) events and the final part focuses on impact (contact) events. As sports applications of composites are linked to a specific subset of dynamic loading regimes, these applications are reviewed in the final part. - Examines dynamic deformation and fracture of composite materials - Covers experimental, analytical and numerical aspects - Addresses important application areas such as aerospace, automotive, wind energy and defence, with a special section on sport applications

DANS LE BUT DE DEGAGER LES CONNAISSANCES NECESSAIRES AU CHOIX DES MATERIAUX DESTINES AUX APPLICATIONS CRYOTECHNIQUES, TROIS POLYMERES THERMODURCISSABLES (EPOXYDE, BISMALEIMIDE, POLYIMIDE) ET UN POLYMERE THERMOPLASTIQUE (PEEK) ASSOCIES A DIVERS TYPES DE FIBRE DE CARBONE ONT ETE ETUDIES DANS LES CONDITIONS D'UTILISATION ENVISAGEES +120C/-250C. DANS UNE PREMIERE PARTIE, UNE CARACTERISATION EN TRACTION ISOTHERME DE LA MATRICE ET DU COMPOSITE UNIDIRECTIONNEL A ETE EFFECTUEE. IL RESSORT QU'UNE CONNAISSANCE APPROFONDIE DE LA MATRICE (MORPHOLOGIE, TRANSITIONS THERMIQUES, DUCTILITE, TENACITE) EST PRIMORDIALE POUR COMPRENDRE LE TRANSFERT DES PROPRIETES DE LA RESINE AU SEIN DU COMPOSITE ET SON COMPORTEMENT EN TEMPERATURE. L'ANALYSE DES RESULTATS FAIT EGALEMENT APPARAITRE L'INFLUENCE DE LA MICROSTRUCTURE DE LA FIBRE SUR LA RESISTANCE ET LE PROCESSUS D'ENDOMMAGEMENT DE LA LIAISON INTERFACIALE FIBRE-MATRICE. L'INFLUENCE DES CONTRAINTES THERMIQUES SUR LE COMPORTEMENT DES COMPOSITES MULTIDIRECTIONNELS EST ENSUITE ABORDEE EN FAISANT LARGEMENT APPEL AUX EXPERIENCES REALISEES SUR LES STRATIFIES ASYMETRIQUES (BILAMES). LES RESULTATS RENDENT COMPTE DES EFFETS PREPONDERANTS DES CONTRAINTES THERMIQUES SUR L'APPARITION DES FISSURES ET PERMETTENT NOTAMMENT D'ETABLIR UNE HIERARCHISATION DES MATERIAUX EN TERME DE SENSIBILITE A L'ENDOMMAGEMENT. COMPTE TENU DE L'EXPERIENCE ET DES RESULTATS ACQUIS DANS LE DOMAINE SPECIFIQUE DES TEMPERATURES CRYOGENIQUES, DES ORIENTATIONS SONT SUGGEREES POUR COMPLETER LES CRITERES DE SELECTION ETABLIS

Les excellentes propriétés mécaniques spécifiques (rapport performance / poids) des matériaux composites à fibres longues de carbone renforçant une matrice polymérique (CFRP) ont conduit depuis une vingtaine d'années à leur utilisation dans nombre d'applications de haute technologie. Néanmoins, les coûts de matière et de mise fin œuvre, leur faible résistance aux dommages et la méconnaissance de leur comportement à long terme sont les principales limitations à une diffusion encore plus importante. Plus particulièrement, dans le cas de pièces soumises à des conditions sévères de sollicitation (charges importantes et températures élevées), l'étude du comportement en fluage devient essentielle pour une conception optimale. L'enjeu scientifique se situe donc au niveau du développement de méthodes de caractérisation accélérée et de modélisation permettant une extrapolation fiable des résultats expérimentaux aux conditions réelles d'utilisation. Une bonne compréhension des mécanismes de dégradations intervenant sous sollicitation thermomécanique s'avère par conséquent nécessaire. Deux classes de composites sont considérées, l'une à matrice thermodurcissable (RTM), l'autre à matrice thermoplastique (APC-2). La première étape consiste à définir un domaine d'expérimentation pour les essais de fluage (en termes de température et de contrainte appliquée). Les différents aspects du comportement en fluage intervenant sous diverses conditions de sollicitations thermomécaniques sont ensuite analysés. Ces résultats sont complétés par une étude de l'évolution structurale des matériaux en cours d'essai. Pour la caractérisation de l'endommagement, deux types de méthodes sont employés : les techniques d'émission acoustique et de mesures de propriétés électriques sont utilisées pour le suivi de l'Initiation et de la propagation de dégradations en cours d'essai mécanique; une analyse par spectrométrie mécanique est réalisée afin de caractériser "l'état d'endommagement" des matériaux suite à l'application d'une sollicitation thermomécanique. L'ensemble des informations ainsi collectées permet l'élaboration d'une carte d'endommagement. La prévision du comportement à long terme peut finalement être abordée : une approche basée sur le principe de superposition Temps-Température-Contrainte est adoptée et complétée par une analyse plus physique inspirée du modèle microstructurai de PEREZ.

L’utilisation des composites à matrice organique pour des applications structurales à haute température est de plus en plus souvent envisagée, notamment dans certaines zones de turbomachines aéronautiques. A cette fin, il devient nécessaire d’analyser les effets du vieillissement thermo-oxydant sur le comportement mécanique d’un polymère et des composites associés. Cet ouvrage met en relief des méthodologies expérimentales originales qui permettent, par analyse inverse, de développer et d’identifier une loi de comportement du polymère dépendant du vieillissement ainsi que les déformations d’origine chimique. Ces informations sont utilisées pour le calcul des contraintes internes induites par un vieillissement thermo-oxydant dans des composites unidirectionnels à fibres continues de carbone. Comportement mécanique des composites à matrice organique se différencie des autres ouvrages par son approche. Il examine des lois de comportement thermomécaniques locales dépendant de l’oxydation grâce à l’emploi d’essais couplés et non couplés à l’échelle microscopique. Il présente des modèles originaux afin d'intégrer toute la richesse de la phénoménologie observée expérimentalement, grâce à l'emploi de variables internes correctement choisies.