Abstrait

Prédiction des contraintes résiduelles dans les composites à matrice métallique à l'aide de la courbure

  Dr Neil Fellows 

 Les matériaux composites à matrice métallique (MMC) peuvent offrir des propriétés de matériaux et de composants très intéressantes. Les MMC peuvent être divisés en ceux qui sont renforcés par de longues fibres continues (telles que le carbone, l'alumine, le silicium, le bore et le carbure) ou ceux renforcés par des fibres discontinues (particules). L'ajout de fibres et de particules permet d'améliorer les propriétés du métal de base (matrice). Les propriétés de résistance des MMC sont connues pour être fortement influencées par le processus de fabrication, causé par des changements dans la microstructure de la matrice et par l'introduction de contraintes résiduelles. Il est très difficile de mesurer les contraintes résiduelles dans les MMC, ce qui conduit à une incertitude en termes de prédiction de ces contraintes. Pour surmonter ces problèmes, une méthode indirecte de prédiction des contraintes résiduelles, par correspondance de courbure numérique et expérimentale, est présentée dans cet article. Le MMC choisi pour l'étude est l'aluminium 6061 renforcé par de longues fibres de carbure de silicium. Les modèles numériques présentés concernent une plaque d'aluminium avec des couches internes de fibres de silicium disposées dans les directions 0°9° ou +55°-55°, de telle sorte que les plaques ne soient pas symétriques par rapport à la ligne médiane. Les modèles numériques prennent en compte les changements de propriétés du matériau dus au fluage et au chargement thermique. Pour tester la capacité des modèles numériques à prédire la courbure, des plaques d'aluminium ont été fabriquées selon les mêmes spécifications en utilisant les mêmes conditions de processus de fabrication que celles utilisées dans les modèles. Les courbures entre les modèles et les plaques fabriquées ont montré une bonne corrélation, ce qui donne confiance dans la capacité des modèles à prédire les contraintes résiduelles pour des composants plus complexes.