Modélisation et analyses expérimentales basées sur la caractérisation microstructurale par imageries à rayons X : application aux composites thermoplastiques renforcés par des fibres de verre courtes

Les thermoplastiques renforces par des fibres de verre courtes sont devenus d’une large utilisation dans le secteur automobile. Toutefois les conditions operatoires de ces materiaux exigent un dimensionnement controle pour eviter l’endommagement precoce. Dans ce contexte, les concepteurs se fient aux simulations numeriques integratives pour tenir compte des effets locaux de la microstructure telle que l’orientation des fibres. Cependant, les resultats numeriques ne sont pas toujours en bon accord avec les mesures experimentales surtout dans les endroits ou la microstructure presente de fortes heterogeneites a differentes echelles. Celles-ci correspondent d’une part a des distributions complexes d’orientation et de densite des fibres et d’autre part a la presence de defauts microstructuraux telles que des lignes de soudure ou des porosites micrometriques. Ces defauts sont difficiles a integrer dans les simulations numeriques basees sur les approches integratives. Ce travail de these presente deux contributions principales. La premiere consiste a caracteriser l’influence des heterogeneites a une echelle micrometrique au voisinage de zones critiques sur les proprietes macroscopiques. Les cas d’applications consideres concernent des eprouvettes structures en polyamide 66 renforce a 35% en masse par des fibres de verre courtes. La deuxieme contribution consiste a evaluer l’effet de l’orientation des fibres et du conditionnement en humidite sur les mecanismes d’endommagement et leurs lois d’evolution. L’objectif est de formuler un modele d’endommagement micromecanique a trois phases qui permet de predire les sites d’apparition de fissures et de simuler leurs propagations.