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Theses Year : 2011

Composite behaviour under laser driven shock : Development of an adhesion test using shock for composite bonded assemblies

Comportement de composites sous choc induit par laser : développement de l'essai d'adhérence par choc des assemblages de composites collés

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Abstract

Laser driven shock waves yields to dynamic traction stress that is able to test interface adhesion and to detect weak bond. This work is dedicated to extend the process to composite laminates and their bonded assemblies, involved in a large industry field, such as aeronautic or defense. Composite material behavior under shock, interface strength characterization and induced delamination are a key issue of this study. Experiments are achieved on high power laser facilities with a wide range of pulse duration (from fs to ìs) to position the maximum traction stresses at the interface. Tests were instrumented with real time diagnostics: Doppler velocimetry of the free surface and transverse shadowgraphy. Post shock recovered samples are analyzed with different techniques (SEM, tomography, ultrasonic, DSC...) to identify delamination in relation to material properties. Results are supported with numerical simulation to describe the material behavior. Main result of this study is the ability of the technique to differentiate the strength of the assemblies.
Les ondes de choc induites par laser peuvent produire une sollicitation dynamique capable de tester l'adhérence d'interfaces et de détecter les joints faibles. Cette étude vise à étendre ce procédé aux composites stratifiés et à leurs assemblages, qui touchent un large spectre d'applications industrielles, notamment dans le secteur aéronautique et de la défense. Les problématiques scientifiques et techniques liées à l'essai sont étudiées, particulièrement la caractérisation du comportement des stratifiés et de leur endommagement sous choc ainsi que la tenue des interfaces. Les expériences sont conduites sur des installations laser délivrant une large gamme d'impulsion (fs-μs) permettant de localiser les contraintes maximales de traction aux interfaces. Les essais sont instrumentés avec des diagnostics résolus en temps : vélocimétrie Doppler, visualisation transverse. Les échantillons sont analysés avec différentes techniques (MEB, tomographie, ultrasons, DSC...) pour identifier les endommagements et les relier aux propriétés des matériaux. L'analyse des résultats s'appuie sur la simulation numérique pour décrire le comportement des matériaux. L'étude montre la capacité de la technique à différencier la force des assemblages.
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Dates and versions

tel-00667560 , version 1 (07-02-2012)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00667560 , version 1

Cite

Elise Gay. Comportement de composites sous choc induit par laser : développement de l'essai d'adhérence par choc des assemblages de composites collés. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2011. Français. ⟨NNT : 2011ENAM0033⟩. ⟨tel-00667560⟩
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