Déviation des fissures par une interface ou une interphase dans les composites et les multicouches

A model of crack deflection along an interface or within the interphase of ceramic matrix composites and multilayers is proposed. It is based on the Cook and Gordon's mechanism: a crack is nucleated along an interface, ahead of a matrix crack; the deflection results from coalescence of both cracks. This mechanism has been already observed on several material combinations. The crack deflection analysis involves stress and energy-based concepts. Finite element computations of the stress state ahead of matrix crack lead to a crack deflection/non-deflection criterion. It has been applied to a lot of experimental situations available in the literature. Moreover this approach has permitted to predict crack deflection or to calculate mechanical properties in several interphases, composites and multilayers. Four point bending tests allowed validation of the approach and determination of interface characteristics.Ce travail propose un modèle de prévision de la déviation des fissures au niveau de l'interface/interphase d'un composite à matrice céramique ou d'un multicouche. Il repose sur l'analyse du mécanisme de déviation de fissure suivant proposé par Cook et Gordon : une fissure est nucléée le long d'une interface en amont de la fissure matricielle ; la déviation résulte alors de la coalescence de ces deux fissures. La condition de déviation combine des analyses en contrainte et en énergie. Des calculs par éléments finis ont permis d'établir cette condition de déviation/non-déviation. Elle est appliquée à de nombreux exemples tirés de la littérature. Cette approche a en outre permis de prévoir la déviation de fissures ou de déterminer certaines caractéristiques mécaniques dans différents couples de matériaux (méthodes inverses). Une campagne d'essais de flexion 4 points sur des matériaux modèles a permis de valider l'approche et déterminer certaines caractéristiques interfaciales