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

ce sont elles qui jouent le rôle primordial dans la dissipation d’énergie lors de la compression
des tubes. Mais les essais de Schultz & Hyer, décris ci-dessus contredisent cette conclusion.
De toute façon, les modes de ruines mis en jeu sont si complexes que l’on ne peut pas
généraliser les observations. Ainsi Mamalis et col. [MAM 96] constatent pour un profilé
complexe en verre/époxy, composé de plis UD à 0° et 90° et de plis en fibre courte, et
s’écrasant en évasement, une augmentation de 20% de la SEA lors des essais dynamiques.
Augmentation qu’il attribue non pas à une évolution des caractéristiques de la matrice mais à
un changement du coefficient de frottement dans la zone d’évasement.
Il est nécessaire d’améliorer notre compréhension des phénomènes et de quantifier la
part d’énergie dissipée par chaque mécanisme car il est impossible à l’heure actuelle de
corréler de manière fiable comportement statique et dynamique au crash. Cette
compréhension des phénomènes peut se faire à partir d’essais quasi-statiques ou dynamiques,
les mêmes modes de ruine étant observés, pas forcément sur les mêmes essais !
I.2.3.2) Matériaux
Les trois principales fibres composites que sont les fibres de verre, les fibres aramides
(Kevlar) et les fibres de carbone ont été comparées. Farley & Jones établissent [FAR 92 A]
que le carbone présente les meilleures SEA, suivi par le verre et le Kevlar. Ces affirmations
sont confirmées par l’ensemble de la communauté scientifique et reprises dans des articles
récapitulatifs [MAM 97] [RAM 97], où des explications plus pointues sont avancées.
Mamalis et col. constatent que la différence de SEA entre le carbone et le verre est
exclusivement à porter au crédit de la plus faible densité du premier, les niveaux d’énergie
absorbée par volume étant sensiblement identiques. Le kevlar est le seul à présenter un mode
de ruine par succession de flambage locale, à cause de son plus grand allongement à rupture
[RAM 97], et c’est une des causes [FAR 89] de sa faible SEA. Il a en revanche l’avantage de
présenter une bonne intégrité post-crash, c'est-à-dire un aspect compact et peu de débris, ce
qui peut constituer un avantage pour certaines applications industrielles.
Les scientifiques ont voulu combiner les avantages de chaque matériau. Notamment en
alliant la grande résistance du carbone à la stabilité et l’intégrité du Kevlar. Karbhari et col.
[KAR 97] établissent ainsi que des structures complexes carbone-Kevlar présentent une SEA
bien supérieure à celles constituées uniquement de carbone, en permettant le développement
d’un mode de ruine plus efficace. Sur une structure tubulaire en fibres tressées, Chiu et col.
[CHI 99] donnent l’avantage au tout carbone en terme de SEA mais conseille l’utilisation
partielle de fibre de kevlar dans le tressage afin d’améliorer l’intégrité de l’absorbeur écrasé.
Farley & Jones parviennent à la même conclusion [FAR 89]. Au final, l’ajout de fibre kevlar à
un composite carbone semble permettre d’améliorer à faible coût en SEA l’intégrité des
structures, mais n’est pas capable d’atteindre les SEA affichées par du carbone pur dans des
modes de ruine bien maîtrisés [MAM 97].
En terme de résine, le choix se fait entre une matrice thermodurcissable (époxy…) ou
thermoplastique (PEEK…). S. Ramakrishna [RAM 97] met en évidence la supériorité de la
matrice PEEK. Elle trouve son origine dans les bonnes caractéristiques interlaminaires, la
force de l’adhésion fibre-matrice et l’allongement à rupture important de ce type de matrice.
Mais son coût et sa complexité de mise en œuvre limitent son utilisation.
Ces observations ont permis de mieux comprendre les conséquences d’un choix de
matériaux. Une étude de Farley & Jones [FAR 89] démontrent qu’une matrice époxy
présentant une plus grande déformation à rupture absorbe plus d’énergie car elle réduit le
développement de fissure interlaminaire, ce qui favorise une ruine par fragmentation dissipant
plus d’énergie. S. Ramakrishna [RAM 97] confirme cette observation puisqu’il obtient des
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