A5 Microfissuration thermique due au désalignement du CTE

Topique

Lors de la phase de refroidissement suivant la polymérisation de ce stratifié, la différence entre le coefficient de dilatation thermique de la fibre et celui de la matrice — déjà établie par un autre modèle de cet assemblage, décrivant les propriétés thermiques effectives et l'anisotropie de ce coefficient — génère une contrainte résiduelle au sein de la matrice. Lorsque la température chute de la température de polymérisation à la température ambiante, la fibre et la matrice tendent chacune à se contracter à leur propre rythme. Cependant, étant liées, la fibre qui tend à se contracter le plus est contrainte par celle qui tend à se contracter le moins. Cette différence entre les deux coefficients de dilatation thermique induit une contrainte mutuelle qui génère une contrainte résiduelle dans la matrice, contrainte qui n'existerait pas si les deux matériaux se contractaient à la même vitesse.

Cette contrainte résiduelle dans la matrice produit, notamment dans les couches transversales du stratifié, une certaine densité de microfissures. Dans ces couches transversales, les fibres sont orientées de telle sorte qu'elles ne renforcent plus la matrice dans la même direction que la contrainte résiduelle ; c'est donc la matrice, privée de ce renforcement, qui absorbe directement cette contrainte. Une contrainte résiduelle plus élevée dans la matrice engendre une densité plus importante de microfissures dans ces couches transversales ; une contrainte résiduelle plus faible engendre une densité plus faible de microfissures.

Cette même contrainte résiduelle, outre le fait de générer cette densité de microfissures, remplit le critère d’amorçage des microfissures au moment précis où elle dépasse un certain seuil : si la contrainte résiduelle dans la matrice dépasse ce seuil, une microfissure localisée s’amorce ; si la contrainte résiduelle reste inférieure à ce seuil, la matrice n’amorce aucune nouvelle microfissure, même si elle a accumulé des contraintes résiduelles.

Par conséquent, ce modèle, avec le désaccord de coefficient de dilatation thermique entre la fibre et la matrice sur lequel il a été initialement développé, dépend directement d’un autre modèle de cet ensemble, celui qui décrit les propriétés thermiques effectives et l’anisotropie de ce même coefficient. Le fait que ce décalage, hérité de l'autre modèle, apparaisse lors du refroidissement après durcissement provoque la génération de contraintes résiduelles dans la matrice, et que ces mêmes contraintes résiduelles déterminent à leur tour la densité des microfissures dans les couches transversales du stratifié et si le critère d'amorçage d'une nouvelle microfissure est rempli ou non.

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