Homogénéisation du comportement diffusif des composites à matrice polymère

Abstract

Au cours de leur durée de vie en service, les matériaux composites sont soumis à des conditions environnementales sévères notamment hygroscopiques. Les matériaux composites sont hydrophiles puisqu’ils absorbent de l’eau par le biais de leur matrice polymère. Les contraintes internes induites peuvent données lieu à des dégradations multi-échelles et risquent de réduire la durée de vie des structures composites. L’estimation des contraintes internes repose une évaluation au préalable réaliste du comportement diffusif des matériaux composites. Dans un premier temps, la modélisation et la simulation du comportement diffusif des matériaux composites sont abordées par le biais de modèles découplés basés sur l’hypothèse d’un comportement Fickien. Pour ces approches, la concentration et la déformation (ou la contrainte), c’est-à-dire les deux variables d’état du problème considéré, sont gouvernées par des équations indépendantes résolues séparément. Dans un second temps, sur la base d’un cadre thermodynamique plus général la modélisation introduit une dépendance du comportement diffusif en fonction de l’état mécanique existant. La difficulté de la modélisation couplée est croissante puisque nous commençons par considérer le cas d’une matrice isotrope homogène puis d’un composite unidirectionnel. Finalement, une comparaison avec des relevés expérimentaux permet d’une part de valider les modèles établis et d’autre part d’expliquer le phénomène de couplage hygro-mécanique.