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Étude des effets du climat nordique sur la durée de vie en fatigue en tension des composites unidirectionnels de fibres de verre et d'époxy

Brassard, David (2014). Étude des effets du climat nordique sur la durée de vie en fatigue en tension des composites unidirectionnels de fibres de verre et d'époxy. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le Nord canadien présente un grand potentiel éolien, mais également des conditions d’opérations particulières. Ce mémoire présente une étude des effets du climat nordique sur la durée de vie en fatigue des composites de fibres de verre unidirectionnelles et de matrice époxy.

Une revue de la littérature présente les recherches antérieures à ce mémoire afin de mettre en parallèle les résultats obtenus.

Ensuite, des essais en laboratoire ont été effectués pour recueillir les données nécessaires afin d’étudier les effets individuels et jumelés des basses températures, de la saturation en humidité et des cycles thermiques sur la durée de vie en fatigue en tension.

L’analyse de ces résultats a permis de poser les conclusions suivantes. Les cycles thermiques de 40 °C à -40 °C n’ont pas affecté la durée de vie moyenne des échantillons de composites unidirectionnels. Des effets ont cependant été remarqués quant à l’adhérence de l’interface après la rupture. La saturation en humidité réduit la durée de vie à forte contrainte, mais augmente la durée de vie à faible charge potientellement causée par l’augmentation de la ductilité de la matrice. Aucun effet n’a été détecté pour les échantillons à basse température en condition anhydre. Pour les échantillons saturés en humidité et testés à basse température, une augmentation prononcée de la durée de vie a été remarquée.

Si l’on considère que les composites sont utilisés dans un environnement relativement sec, le climat nordique ne présente pas, malgré notre présomption initiale, d’effets négatifs sur la durée de vie en fatigue des composites unidirectionnels. Il serait pertinent de pousser les recherches plus loin en incluant les composites multidirectionnels afin de vérifier les effets possibles des cycles thermiques sur l’interface.

Titre traduit

Study of the effects of the northern climate on the fatigue life of uniderectional glass fibre/epoxy composites under tensile loading

Résumé traduit

Northern regions of Canada present a huge potential for wind energy production. Unfortunately, it introduces new challenges regarding the operating conditions. This thesis presents a study on the effects of northern climate on the fatigue life of unidirectional glass fibre/époxy composites.

Following a review of previous researches in that field, we provide the results of the present study. Under controlled experimental conditions, we examined the individual and combined effects of low temperatures, moisture content, and freeze-thaw cycles on the fatigue life Under tension load of composites. These results were compared to dry and room temperature conditions that served as a baseline.

Statistical analysis suggests that thermal cycles between 40 °C and -40 °C do not affect the average fatigue life of unidirectional composites. Freeze-thaw cycles detrimentally affects the interface observed after failure of the specimens. At high stresses, moisture content decreases fatigue life while at low stresses, moisture content increases fatigue life probably due to an increase in ductility of the epoxy matrix. Low temperature did not affect the fatigue life of dry samples, but increased the fatigue life of specimens for moisture conditioned samples.

In dry conditions, Northern climates do not negatively affect the fatigue life of unidirectional composites. Freeze-thaw cycles also did not affect fatigue life of unidirectionnal composites. Future research should test its effect on the interface in multidirectional composites.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliographie : pages 95-99.
Mots-clés libres: Composites à fibres Fatigue Régions froides. Composites Effets de l'environnement sur. Fibres de verre. Époxydes. climat, composite, nordique, unidirectionnel, fatigue, effets environnementaux, basse température, humidité, cycles thermiques
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Joncas, Simon
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 25 nov. 2014 16:26
Dernière modification: 13 mars 2017 21:39
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1392

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