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Durabilité et dimensionnement de collages composite-titane pour des applications marines

Dans certains bateaux de compétitions ou destinés aux records de vitesse, on tend à minimiser le poids des structures, ainsi que celui des assemblages. C'est pour cette raison que l'on tend à coller les pièces à assembler plutôt que de les riveter, comme pratiqué dans le domaine aéronautique. Des doutes subsistent cependant quant à la durabilité des collages, ainsi que les facteurs de sécurité à prendre lors du dimensionnement. Cette étude a considéré ces aspects, dans le cas des assemblages composite-titane qui sont de plus en plus utilisés dans ce domaine. Des mesures comparatives d'énergie de propagation de fissures GIc et de résistance ont été effectuées sur des assemblages collés, avec trois traitements de surface du titane, à l'état fraîchement collé, et pendant 13 semaines de vieillissement en eau salée ou déminéralisée à 50 °C. Des mesures thermomécaniques ont été effectuées sur l’adhésif époxy Araldite 420 avec les mêmes vieillissements. Ceci a permis de déterminer la meilleure solution pratique pour le collage, et la durée de vie de celui-ci : le traitement de surface combiné de sablage, dégraissage et décapage par un industriel a montré la meilleure durabilité, alors qu’un traitement utilisant en plus une oxydation anodique sulfurique a montré la meilleure adhérence avant vieillissement. Globalement, les collages ont montré une grande variabilité et une chute de leurs propriétés de 30 à 70 % à la fin du vieillissement, suivant le traitement de surface. Aucune influence de la salinité de l’eau n’a été mise en évidence. L’analyse thermomécanique de l’adhésif a montré une chute de ses propriétés limitée à la saturation d’eau pendant les 3 premiers jours du vieillissement. Une méthode de calcul numérique en éléments finis utilisant un modèle de zones cohésives du logiciel Abaqus a été proposée dans une optique de dimensionnement. Cette méthode a été validée par la simulation de deux essais mécaniques représentatifs corroborant les résultats expérimentaux. Elle permet d’introduire les critères de ruptures de colle déterminés expérimentalement, en introduisant les effets du vieillissement et les facteurs de sécurité désirés.

    Reference

    • EPFL-TALK-181133

    Record created on 2012-09-04, modified on 2016-08-09

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