Chapitre I Introduction : Objectif de l'étude - OATAO (Open Archive ...

I.1) L’absorption d’énergie dans les structures composites sous
compression
Les matériaux composites stratifiés présentent des modes de ruine en compression
particuliers qui font apparaître des endommagements nombreux à différentes échelles (Figure
I-1). Ils peuvent permettre une absorption d’énergie supérieure à celle des métaux pour une
masse identique (voir Tableau I-1). Les absorbeurs d’énergie en composites stratifiés sont
donc de plus en plus souvent intégrés dans les structures des véhicules de transports. On peut
citer comme exemple les caissons amortisseurs sous les châssis d’hélicoptères ou les
absorbeurs d’impact latéraux des véhicules de Formule 1. Cette intégration a été réalisée
grâce aux nombreuses recherches menées en laboratoires sur le comportement de ces
absorbeurs. Les mécanismes en jeu lors de l’écrasement d’une structure composite sont
présentés, ainsi que la classification des modes de ruine proposée par certains auteurs.
Figure I-1: Ecrasement d'un tube composite [JIM 00]
I.1.1) Description globale du phénomène physique et présentation des
grandeurs caractéristiques
Le principe des essais d’absorption d’énergie en compression est d’écraser une
structure composite entre deux socles. On obtient ainsi une courbe représentant l’effort à
fournir en fonction de la distance parcourue par le socle mobile, appelée écrasement.
L’énergie absorbée par la structure est égale au travail fourni au cours de l’essai, c'est-à-dire à
l’intégrale de la force fournie sur la distance d’écrasement.
L’objectif d’un absorbeur peut être multiple. Le premier est de maximiser ce travail
pour dissiper l’énergie d’un choc. Mais pour protéger l’objet situé en aval de l’absorbeur,
celui-ci doit aussi être conçu pour ne pas transmettre d’efforts supérieurs à un maximum
admissible. De plus, l’absorbeur peut aussi avoir un rôle structural en fonctionnement normal
ce qui fixe aussi un minimum d’effort à tenir. En conséquence, la courbe effort/déplacement
idéale est un plateau, ce qui signifie que l’effort à fournir pour écraser la structure est constant
au cours de l’écrasement. En réalité, lorsque le comportement de l’absorbeur est stable, la
courbe obtenue, présentée en Figure I-2, présente:
- Une phase d’initiation, qui débute par une montée en effort. Les dommages
apparaissent progressivement ou subitement. La phase d’initiation se termine lorsque
l’endommagement de la structure adopte une configuration stabilisée formant un
front d’écrasement. Très souvent, cette phase est marquée par la présence d’un pic
initial de charge.
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