Thèse – Collage multi-matériaux

Le 21 octobre 2021 à 9h30, Johnatan Leplat soutiendra sa thèse dans les locaux de l’ENSTA Bretagne à Brest. Celle-ci porte sur le comportement mécanique et la rupture de l’interface adhésif/substrat d’assemblages collés vieillis en eau. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet INDUSCOL.

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Résumé

La durabilité des structures EMR sur des périodes allant jusqu’à 15 ans, demeure un enjeu majeur car la fabrication de ces structures repose sur des combinaisons de matériaux souvent assemblés par collage structural. Ce projet a porté sur l’étude de la tenue à long terme en environnement marin du joint de colle qui reste encore mal connue et entraîne l’utilisation de coefficients de sécurité surévalués, limitant ainsi l’introduction de structures multi-matériaux innovantes. Le vieillissement hydrique des assemblages collés accroît le risque de rupture à l’interface colle/substrat (rupture adhésive).  Seule la rupture au cœur du joint de colle (rupture cohésive) est classiquement prise en compte par les normes. L’objectif de ce travail est d’intégrer la rupture adhésive à la prévision de la rupture d’assemblages collés.

Outre les étapes de choix des conditions de polymérisation de l’adhésif, de choix des conditions de vieillissement, et de l’identification d’un modèle de comportement dépendant de la concentration en eau, des attentions particulières ont été données à l’étude de la rupture cohésive et à l’étude de la rupture adhésive. Le taux de restitution d’énergie critique (Gc) de la rupture cohésive a été évalué à partir d’essais menés sur des éprouvettes TDCB, dont une modification a été apportée durant ces travaux afin d’obtenir systématiquement un faciès de rupture cohésif (quelle que soit la durée de vieillissement). Des modèles numériques intégrant le comportement mécanique ont permis d’obtenir l’évolution du Gc de l’adhésif en fonction de la concentration en eau. L’amorçage de fissures à l’interface colle/substrat, obtenu par d’essais bout-à-bout développés spécifiquement dans cet objectif, a permis de définir et d’identifier un critère d’amorçage en contrainte. Également développé durant ces travaux, un essai de propagation de fissures sur une seule interface, a permis d’observer l’évolution du taux de restitution d’énergie de l’interface pour différente concentration en eau.

L’ensemble de ces outils a enfin permis l’élaboration d’un modèle numérique prédictif de la rupture d’un assemblage collé vieilli en eau en prenant en compte la rupture adhésive.

Composition du jury

• Maëlenn AUFRAY, Maître de conférences, CIRIMAT
• Pierre BIDAUD, Maître de conférences de l’ENSTA Bretagne, IRDL
• Emilien BILLAUDEAU, Ingénieur chef de projets R&D, NAVAL Group
• Silvio DE BARROS, Professeur des Universités, Cefet/RJ
• Bruno FAVOLLE, Professeur des Universités, PIMM
• Frédéric LACHAUD, Professeur, ICA
• Antoine MAISON, Ingénieur de recherche, France Energies Marines
• Georgios STAMOULIS, Maître de conférences, IRDL
• David THEVENET, Professeur de l’ENSTA Bretagne, IRDL

Crédit photo : ENSTA Bretagne