Note publique d'information : Le composite Cf/[Si-B-C], à fibres de carbone et à matrice auto-cicatrisante, a été
développé par Snecma Propulsion Solide pour être utilisé à hautes températures et
en milieux oxydants. Actuellement, les applications visées dans le domaine de l'aéronautique
requièrent de longues durées de vie (>5000h), ce qui dépasse les durées d'expérimentation
envisageables. De nouvelles méthodes sont donc nécessaires pour faire des prévisions
de durées de vie de ces matériaux et valider leur utilisation sur le long terme. Ce
travail vise à comprendre quels sont les mécanismes d'endommagement contrôlant la
durée de vie du composite à hautes températures (>600°C), et à mesurer les cinétiques
de ces mécanismes pendant les essais mécaniques. Pour cela, des essais de fatigue
statique et de fatigue cyclique ont été réalisés entre 700°C et 1200°C dans le but
de déterminer des durées de vie courtes (<1000h), de tracer un diagramme de durées
de vie et d'analyser le processus de dégradation à chaud. Plusieurs indicateurs de
l'endommagement ont été enregistrés en temps réel : la déformation, le module d'élasticité
(mesuré à partir des boucles d'hystérésis des cycles de charge-décharge) et l'émission
acoustique (EA). Par la suite, l'étude du comportement mécanique du composite a permis
de mettre en évidence une évolution des interactions entre fibre et matrice avec la
température en raison de l'oxydation des fibres et des effets d'usure d'interface.
Un effet des cycles mécaniques sur l'endommagement des fils transversaux a pu être
également constaté. Une méthode de classification non supervisée des signaux d'EA
a été utilisée pour différencier les signaux provenant de différents mécanismes d'endommagement
et de rupture (ruptures collectives ou individuelles des fibres, fissuration matricielle,
décohésions fibre/matrice ou fil/fil, glissement interfacial). Ensuite, une méthode
de classification supervisée a été développée, de manière à établir une classification
des signaux en temps réel quels que soient la température, la contrainte appliquée
et le mode de chargement (statique ou cyclique) à partir d'une bibliothèque applicable
sur les données d'EA de tous les essais. A 700°C, un comportement en loi de puissance
des données d'EA intervenant après environ 60% de la durée de vie de l'éprouvette
a été mis en évidence. Ceci pourrait donc permettre d'interrompre les essais avant
la rupture tout en ayant une estimation de la durée de vie restante de l'éprouvette.
Cela est particulièrement intéressant dans le cas des essais de longues durées (<5000h),
qui sont très couteux mais nécessaires pour faire des prévisions de durées de vie.
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