M4 Mécanismes de durcissement

Topique

Lors de la propagation d'une fissure dans ce composite fibreux, deux mécanismes de dissipation d'énergie, propres à ce type de matériau et inexistants dans une matrice non renforcée, se produisent : l'arrachement et le pontage des fibres. Ces deux mécanismes dépendant de la présence de fibres au sein de la matrice, ils sont impossibles dans un matériau non renforcé. Nous aborderons d'abord l'arrachement des fibres.

L'arrachement des fibres se produit lorsque, lors de la propagation de la fissure dans la matrice, des fibres se détachent de celle-ci tout en restant enchâssées dans leurs cavités. À mesure que les lèvres de la fissure s'écartent, ces fibres sont arrachées de leurs cavités, et le frottement entre la surface de la fibre et la matrice environnante dissipe de l'énergie. Ce frottement confère au composite sa ténacité à l'arrachement.

Le pontage des fibres, quant à lui, se produit lorsqu'une fibre reste enjambant la fissure, toujours attachée à la matrice de part et d'autre de celle-ci, au lieu de s'en détacher comme lors de l'arrachement. Alors que la fissure continue de s'élargir, cette fibre continue de supporter la charge, empêchant ainsi une séparation plus importante des deux lèvres de la fissure. Le fait que cette fibre continue de supporter la charge malgré l'élargissement de la fissure signifie que le pontage des fibres dissipe également de l'énergie, contribuant, dans ce cas précis, à la ténacité de pontage du composite.

Comme l'arrachement et le pontage des fibres dissipent l'énergie par des mécanismes différents et de manière quasi indépendante, la ténacité à l'arrachement et la ténacité de pontage s'additionnent approximativement pour former la ténacité globale du composite. Cette ténacité globale, qui combine les contributions des deux mécanismes, dépasse largement la ténacité de la matrice seule, sans renforcement par fibres assurant l'arrachement ou le pontage.

Par conséquent, ce modèle, avec ses schémas d'arrachement et de pontage des fibres, est validé par un autre modèle de cet ensemble, celui qui décrit l'analyse fractographique de la surface de fracture. Le fait que ce modèle identifie directement, sur cette même surface, l'arrachement des fibres décrit par ce modèle lui permet également de reconnaître, dans les fibres qui restent à traverser la fissure avant de se rompre ou d'être complètement arrachées, la preuve du pontage des fibres décrit par ce modèle.

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