Brevet FR3075382A1 — publié le 20190621

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine de la caracterisation de la propagation d'une fissure dans un joint colle sous chargement multiaxial, et trouve une application particuliere dans le domaine de l'aeronautique. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Dans le domaine de l'aeronautique, it a oto propose d'utiliser des materiaux composites comprenant un renfort tridimensionnel tisse densifio par une matrice organique afin de realiser des aubes de soufflante. Cette piece est cependant susceptible de subir des impacts dynamiques varies auxquels elle doit resister. Une cube de soufflante realisee dans un tel materiau composite est generalement renforcoe par une protection motallique collee sur son bord d'attaque afin de resister aux impacts d'oiseaux de masses variables. Ces chargements ont la particularito d'être multiaxiaux dans la mesure ou ils induisent des efforts de traction couples a des efforts de cisaillement dans la structure impactoe. Des essais reprosentatifs de ces chargements multiaxiaux sont conduits sur moteurs partiels ou complets pour valider le design de l'aube de soufflante. Afin de roduire le nombre de ces essais coOteux dans la phase de conception, generalement iterative, la modelisation par elements finis est exploitoe pour ovaluer et optimiser les designs potentiels de l'aube de soufflante. Par consequent, des modeles d'endommagement et de rupture sont doveloppos pour simuler les differents mocanismes de ruine. En particulier, des modeles de zones cohosives sont utilises pour simuler la rupture du joint de colle qui retie la protection motallique au bord d'attaque de l'aube de soufflante en materiau composite. Un parametre essentiel et commun a tous les modeles de zones cohosives est le taux de restitution d'onergie critique Gc (egalement connu sous sa terminologie anglosaxone « critical strain energy release rate » ou « fracture energy » ou « fracture toughness »). Ce parametre caracterise la tonacito d'une interface et quantifie l'onergie nocessaire pour propager une 2 decohosion d'une unite d'aire. Pour un joint collo, la litterature demontre que le taux de restitution d'onergie critique Gc depend du taux de mixito y du chargement (voir B.R.K. Blackman, A.J. Kinloch, F.S. Rodriguez-Sanchez and W.X. Teo. The fracture behaviour of adhesively-bonded composite joints: 5 Effects of rate of test and mode of loading. International Journal of Solids and Structures, 49 : 1434-1452, 2012.), c'est-a-dire de la proportion de cisaillement par rapport a la traction qui s'applique sur le front de fissure. La Figure 1 prosente les differents modes de chargement qui peuvent engendrer une propagation de fissure. Le mode I correspond a une ouverture 10 de la fissure en traction pure (y = 0) alors que les modes II et III correspondent a une sollicitation du front de fissure en cisaillement pur (y = 1). Des essais differents sont nocessaires pour identifier le taux de restitution d'onergie critique Gc pour ('ensemble de ces modes, purs ou combines (0 y 1). En general, on realise : 15 - un essai double oprouvette en porte-a-faux DCB (acronyme anglais de Double Cantilever Beam) (Figure 2) pour traiter la propagation en traction pure (mode I) (voir la norme ISO 25217. Adhesives - Determination of the Mode I Adhesive Fracture Energy Glc of Structural Adhesive Joints Using Double Cantilever Beam and Tapered Double Cantilever Beam Specimens. 20 2009). - un essai en flexion avec extromito entaillee (connu sous son acronyme anglais de « End Notched Flexure ») pour traiter la propagation en cisaillement pur (mode II) (voir la norme ASTM D7905 / D7905M - 14. Standard Test Method for Determination of the Mode II Interlaminar Fracture 25 Toughness of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites) et - un essai en flexion en mode mixte (« Mixed-Mode Bending » en anglais) pour traiter differents taux de mixito qui implique un couplage entre traction et cisaillement (0 REVENDICATIONS1. Procede (S) de determination d'un taux de restitution d'onergie critique d'une interface collee dans le cas d'un chargement multiaxial prosentant un taux de mixito (y) strictement superieur a 0, comprenant les otapes suivantes : - realiser (S1) une oprouvette (1), ladite oprouvette (1) comprenant une couche inferieure (2) prosentant une face inferieure (3) et une face superieure (4), une couche superieure (5) prosentant une face inferieure (6) et une face superieure (7), et un joint (8) adhosif place entre la face inferieure (6) de la couche superieure (5) et la face superieure (4) de la couche inferieure (2), - realiser (S2) une fissure (20) dans le joint (8) adhosif, - appliquer un effort en traction (P) simultanoment sur la face superieure (7) de la couche superieure (5) et sur la face inferieure (3) de la couche inferieure (2) suivant une direction prodeterminee definissant un axe (W), - determiner (S3) une evolution d'une longueur (a) de la fissure (20) en fonction de ('effort en traction (P) appliqué et du deplacement associo O, et - en deduire (S4) un taux de restitution d'onergie critique (Gc) du joint (8) adhosif, un angle (a) entre l'axe (W) d'application de ('effort en traction (P) et la face superieure (4) de la couche inferieure (2) otant strictement inforieur a 90°. 2. Procede (S) selon la revendication 1, comprenant en outre une otape de determination (SO) du taux de mixito (y) du chargement. 3. Procede (S) selon la revendication 2, comprenant en outre une otape de determination d'une valeur de ('angle (a) en fonction du taux de mixito (y) du chargement. 4. Procede (S) selon la revendication 3, dans lequel, pour une oprouvette (1) de section transversale rectangulaire dans laquelle un front de 12 - pour un taux de mixito egal a 0.35, la valeur de l'angle (a) est ogale a ° - pour un taux de m ixito egal a 0.61, la valeur de l'angle (a) est ogale a ° - pour un taux de m ixito egal a 0.78, la valeur de l'angle (a) est ogale a ° - pour un taux de mixito egal a 0.94, la valeur de l'angle (a) est ogale a 0°. 5. Procede (S) selon l'une des revendications 1 a 4, dans lequel le taux de restitution d'onergie critique (Gc) du joint (8) adhosif est determine 20 (S4) en fonction d'une complaisance de l'oprouvette (1). 6. Procede selon la revendication 5, dans lequel la complaisance de l'oprouvette (1) est determinee selon la mothode des poutres simple ou la mothode de calibration de la complaisance. 7. Procede (S) selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel le taux de restitution d'onergie critique (Gc) du joint (8) adhosif est determine (S4) a partir de la form ule suivante : P2 dC 2bx da ou : P est la valeur de ('effort en traction (P) decollement prosente une largeur (b) ogale a 20 mm et une dimension maximale, entre la face inferieure (6) et la face superieure (7) de la couche superieure (5), ogale a 12 mm, la valeur de l'angle (a) est determinee en fonction de la liste de valeurs ci-dessous : 5 - pour un taux de mixito egal a 0.10, la valeur de l'angle (a) est ogale a 750 60 10 45 30 15° 15 - pour un taux de mixito egal a 1.00, la valeur de l'angle (a) est ogale a 25 30 13 b est la largeur du front de decollement, a est la longueur de la fissure (20), et C est la complaisance de l'oprouvette (1). 5 8. Procede (S) selon I'une des revendications 1 a 7, dans lequel la fissure (20) est realisee (S2) en placant un insert (10) comprenant un film non-adhosif entre la couche superieure (5) et la couche inferieure (2). 9. Utilisation d'un procede (S) selon I'une des revendications 1 a 8 10 pour ovaluer un taux de destitution d'onergie critique (Gc) d'un joint (8) adhosif d'une aube de soufflante.