Probabilité de rupture et fiabilité des composites à matrice céramique

A probabilistic statistical approach to the mechanical behaviour of SiC/C/SiC composites, based on the stochastic phenomena at the origin of fibre and matrix fracture, has been developed. The analysis was carried out on mini composites (raw wire on which the matrix was deposited) because of their preponderant role in the damage and rupture of the composite structure. Initially, the values of the statistical characteristics of fibre and matrix fracture were evaluated from the tensile tests on unit fibres, raw yarn and mini composites according to various parameters such as defect populations, variations in fibre diameter, etc. Then the analysis of the mechanical tensile behavior of raw yarns made of SiC fibers, highlighted an important parameter, the percentage of preliminary breaks which constitutes the criterion of breaking the raw yarn. Finally, the rupture of the mini composite was described by assimilating it to raw wires subjected to a specific stress field induced by the intense cracking of the matrix. This model made it possible to calculate the behaviour curves satisfactorily. In addition, it made it possible to anticipate the influence of the properties of the fibers and the matrix and also of their statistical dispersion on the mechanical behavior and fracture of composites.Une approche statistique probabiliste du comportement mécanique des composites SiC/C/SiC, fondée sur les phénomènes stochastiques à l'origine de la rupture des fibres et de la matrice, a été développée. L'analyse a été effectuée sur des mini composites (fil brut sur lequel la matrice a été déposée) en raison de leur rôle prépondérant dans l'endommagement et la rupture de la structure composite. Dans un premier temps on a évalué les valeurs des caractéristiques statistiques de la rupture des fibres et de la matrice, à partir des essais de traction sur fibres unitaires, fils bruts et mini composites en fonction de divers paramètres tels que les populations de défauts, les variations de diamètre des fibres, etc. Puis l'analyse du comportement mécanique en traction des fils bruts constitués de fibres SiC, a mis en évidence un paramètre important, le pourcentage de ruptures préliminaires qui constitue le critère de rupture du fil brut. Enfin on a décrit la rupture du mini composite en l'assimilant à des fils bruts soumis à un champ de contrainte spécifique induit par la fissuration intense de la matrice. Ce modèle a permis de calculer de manière satisfaisante les courbes de comportement. Par ailleurs, il a permis d'anticiper l'influence des propriétés des fibres et de la matrice et aussi de leur dispersion statistique sur le comportement mécanique et la rupture des composites