Characterization of high strain rate dependancy of 3D CFRP materials - ONERA - Office national d'études et de recherches aérospatiales Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2016

Characterization of high strain rate dependancy of 3D CFRP materials

Caractérisation de la dépendance à la vitesse de déformation des matériaux composites tissés 3D carbone/epoxy

Résumé

New composite materials are increasingly used in aviation to reduce the mass of structures. Aeronautic structures have to be designed with respect to a broad range of mechanical loadings during their operational life. These loadings are considered in the design by numerous cases, from low up to high speeds. The motivation of the presented work is to establish and characterize the high strain rate dependency of the linear behavior of composites materials. More specifically, new generations of 3D carbon/epoxy composite materials are of interest because of their high mechanical performances, which require specific experimental developments to be done. Due to the large size of their textile Unit Cell and carbon fiber high strength and stiffness, unusual dynamic test capabilities are required , which leads to revisit the test protocols, specimens definition, instrumentation and exploitation techniques. The experimental method described in this work is applied to analyze the strain rate sensitivity of the mechanical behavior of such a 3D woven composite material. The experiments are done with a servo-hydraulic testing machine (ONERA) in a strain rates range varying between 10 −4 s −1 and 10 s −1. The linear mechanical behavior of the material in the warp, weft and 45° orientations is characterized. These tests, together with the new experimental protocol, permit to accurately reveal and measure the material behavior strain rate sensitivity , which proved to be large in the 45° direction.
De nouveaux matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans le domaine aéronautique afin de réduire la masse des structures.Les structures aéronautiques doivent être conçues de façon à résister à une large gamme de sollicitation mécaniques au cours de leur cycle de vie. Ces sollicitations diverses couvrent une large gamme de vitesse allant du quasi-statique à la dynamique. L'objectif de ces travaux est d'établir et de caractériser la dépendance à la vitesse de déformation du comportement mécanique linéaire des matériaux composites. Plus spécialement, de nouvelles générations de composite tissés 3D carbone/époxy sont étudiées pour leur haute tenue mécanique, nécessitant un développement de l'analyse expérimentale particulier. Du fait de leur taille importante de Volume Elémentaire Représentatif, les capacités des moyens d'essais dynamique ne sont pas adaptées ce qui nécessite de revisiter les protocoles expérimentaux, les éprouvettes, l'instrumentation et les techniques d'exploitation. La méthodologie expérimentale décrite dans ce papier a été appliquée pour s'intéresser la dépendance à la vitesse de déformation du comportement mécanique linéaire d'un composite tissé 3D carbone/époxy. Les essais ont été réalisés à l'aide d'un vérin hydraulique rapide (ONERA) dans une gamme de vitesse de déformation comprise entre 10-4s-1 and 10s-1. Le comportement mécanique linéaire dans les directions chaîne, trame et à 45° ont été étudiées. La méthodologie expérimentale appliquée dans ces travaux aux travers d'essais de traction dans différentes directions ont permit de mettre en évidence la dépendance à la vitesse de déformation du comportement mécanique du matériau composite tissé 3D carbone/époxy.
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Dates et versions

hal-01388137 , version 1 (26-10-2016)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01388137 , version 1

Citer

N. Tran, J. Berthe, M. Brieu, G. Portemont, Julien Schneider. Characterization of high strain rate dependancy of 3D CFRP materials. 2016 SEM XIII International Congress, Jun 2016, Orlando, FL, United States. ⟨hal-01388137⟩

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