Sujet :

Rôle des interfaces dans la modélisation du comportement thermomécanique d’un composite carbone-carbone

Contexte :

Les composites carbone/carbone sont constitués de fibres de carbone dont la cohésion est assurée par une matrice de carbone. Schématiquement, on peut considérer que les propriétés mécaniques dans l’axe des fibres sont assurées par celles-ci alors que les propriétés hors axe sont dues à la matrice et au mélange fibre/matrice. Nous nous intéressons dans le cadre du sujet proposé à l’étude des propriétés hors axe d’un composite et notamment à la relation entre ces propriétés et la nature des interfaces.

Objectif :

Dans les cas des composites C/C 3D, l’architecture 3D joue un rôle dans les propriétés mécaniques « hors axe », c’est-à-dire lorsque la sollicitation générant du cisaillement n’est pas directement dans l’axe des fibres constituant le composite. Dans le type de composites considérés, les fibres sont en effet arrangées en baguettes droites, de sections rectangulaires dont les côtés sont inférieurs au millimètre. Ces baguettes sont arrangées selon une architecture 3D avec des baguettes en X, d’autres en Y et en Z. Les sections des différentes baguettes peuvent différer d’une orientation de baguette à l’autre. Les vides entre les baguettes sont comblés par de la matrice carbone.
Des travaux précédents étudiant notamment les propriétés mécaniques hors axe d’un composite C/C 3D ont montré l’importance des interfaces entre baguettes et plus particulièrement la propriété qu’ont ces baguettes, liées les unes aux autres uniquement par une épaisseur faible de matrice, à « glisser » les unes par rapport aux autres. Cette propriété de cohésion des baguettes entre elles est accessible expérimentalement par un dispositif de « push-out » mis en place au LCTS de Bordeaux lors des travaux mentionnés.
Il s’agit d’une part d’intégrer les nouveaux résultats expérimentaux obtenus depuis les travaux précédents et d’autre part d’approfondir le lien entre la nature des interfaces mettant en jeu les baguettes. Le(a) candidat(e) devra pour cela :

• Valider un nouveau code de calcul sous ABAQUS permettant de réaliser des expériences numériques avec différentes géométries d’éprouvettes.
• Exploiter ce code en comparant les expériences réalisées avec les expériences numériques.
• Intégrer l’ensemble des caractérisations réalisées au LCTS depuis les travaux précédents.

Contact :

GUILLET François
CEA/Le Ripault – BP16 – 37260 Monts
Tél. : 02.47.34.40.00 – francois.guillet@cea.fr