30 juin-2 juil. 2025 Gif-sur-Yvette (France)
Modélisation des gradients de thermo-oxydation dans les composites à matrice organique
Juan Pablo Marquez Costa  1, *@  , Xavier Colin  1, *@  , Eric Monteiro  1, *@  
1 : Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux
Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM), CNRS, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM), Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM]
* : Auteur correspondant

Cet article présente les grandes lignes d'un code de calcul numérique développé sous éléments finis pour simuler le vieillissement thermique des composites à matrice époxy-diamine et à renforts continus lors qu'ils sont exposés à des températures inférieures à leur température de transition vitreuse (Tg). Une méthode d'homogénéisation basée sur un volume élémentaire représentatif constitué de fibres noyées dans une matrice, ainsi que des interfaces autour des fibres, est d'abord présenté. Des conditions limites périodiques en concentration d'oxygène (O2) sont utilisées pour remonter au tenseur de diffusion effectif. Concernant le modèle de dégradation par thermo-oxydation, un couplage fort entre la diffusion anisotrope de l'O2 et sa consommation par la réaction chimique avec la matrice époxy est considéré. L'effet stabilisant de la fibre de carbone est également pris en compte. Cette méthodologie donne accès aux gradients d'oxydation dans l'épaisseur de l'échantillon dans chacune des directions principales du composite. La validité des gradients d'oxydation est vérifiée en calculant les valeurs correspondantes de l'épaisseur de la couche oxydée (ECO), comme fait récemment pour des échantillons de résine époxy pure. L'originalité de ce travail porte sur l'évaluation des gradients anisotropes d'oxydation dans le cas de composites en prenant compte du rôle clé de l'interface lors du calcul d'homogénéisation, notamment sur le terme diffusif.


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