Conception et instrumentation d’essais sur composites CMC, détermination lois de comportement

Contexte :

Les matériaux composites à matrice céramiques (CMC) sont employés pour leur haute résistance mécanique en température (1000°C et plus). Quelle que soit la famille de CMC (oxyde/oxyde, renfort carbone, renfort SiC), ces matériaux fonctionnent par le biais d’un endommagement qui survient dès les premières sollicitations. Pour un grand nombre d’entre eux, le domaine élastique est quasiment inexistant. La détermination de la loi de comportement thermomécanique nécessite l’établissement d’un modèle capable de reproduire ce comportement. La détermination des paramètres de ce modèle demande la mesure la plus complète possible en température du couple contrainte/déformation pour des géométries d’intérêt pour le modèle. Cette mesure est délicate à haute température et pose problème aux techniques usuelles (jauges de déformation, mesure par corrélation optique surfacique). Une solution est d’utiliser la tomographie X qui donne en théorie accès à l’intégralité du champ de déplacement si tant est qu’il soit mesurable, ce point dépendant des contrastes de densité au sein du matériau ainsi que l’amplitude du déplacement.

Objectif de la thèse :

Dans le cadre des travaux de thèse proposés, le(a) doctorant(e) aura à mettre au point les mesures de contraintes/déformations sur éprouvettes CMC notamment à l’aide d’une machine d’essais mécaniques implantée sur un tomographe X. Il validera également les mesures de champ de déformation par corrélation d’images volumiques. Les essais, une fois validés à température ambiante, pourront également s’effectuer en température jusqu’à 1000°C. Il s’agira alors de construire les lois de comportement des matériaux étudiés. Celles-ci seront basées sur le modèle dit « ODM » (ONERA Damage Model).

Déroulement de la thèse :

La première partie de la thèse consistera à mettre en place un dispositif d’essais mécaniques sous tomographie X en température. Il s’agira de valider la mesure de déplacements par corrélation d’image volumique en la comparant avec d’autres techniques (jauges de déformation, corrélation d’image surfaciques, …). Dans un second temps l’exploitation des données acquises devra permettre de proposer des lois de comportement en température sur les matériaux CMC étudiés.

DIRECTEUR DE THESE

Frédéric LAURIN
frederic.laurin@onera.fr

ECOLE DOCTORALE

Université Paris-Saclay

ENCADRANT

François GUILLET
francois.guillet@cea.fr

CENTRE

Le Ripault
BP 16
37260 Monts
Tél. : 02-47-34-40-00