Vendredi 9 janvier 2026 à 9h, M. Nathan Carpentier soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés Analyse hygromécanique de l’endommagement des assemblages métal/composite : modélisation et expérimentation à la micro/méso-échelle, dirigés par Mme Olga Klinkova.
Résumé
Le collage structurel est largement utilisé dans l’industrie aéronautique pour sa capacité à assurer la continuité mécanique tout en limitant le poids des assemblages. La durabilité et les performances des assemblages dépendent de nombreux paramètres, parmi lesquels les propriétés des interfaces, la géométrie du joint, l’épaisseur de la colle, la nature de substrats et de la colle, ainsi que le procédé du collage et les conditions environnementales en service. La porosité initiale dans l’adhésif peut influer sur les performances des assemblages collés. La présente thèse étudie l’influence conjointe de la porosité et de l’hygrométrie sur le comportement mécanique d’un assemblage collé métal/composite. Un protocole expérimental a été développé afin de générer une porosité maîtrisée au sein de l’adhésif. Les caractérisations à l’échelle de l’adhésif et de l’assemblage collé permettent d’établir un lien entre le taux de porosité, l’hygrométrie et la variation des propriétés mécaniques. Des simulations numériques par éléments finis, basées sur un volume élémentaire représentatif (VER) de l’adhésif poreux, relient le comportement local à la réponse macroscopique de l’adhésif en élasticité. Les données numériques obtenues, comparées à des modèles théoriques d’homogénéisation micromécanique apportent une compréhension majeure de l’influence de la porosité initiale sur le comportement élastique observé expérimentalement. Un modèle phénoménologique de comportement élasto-plastique-endommageable a été développé pour représenter l’évolution du comportement mécanique de l’adhésif en fonction de la déformation et du taux de porosité. La modélisation de l’endommagement élastique proposée est fondée sur une loi de type Weibull identifiée expérimentalement et relie la décroissance de la raideur du matériau à une variable interne d’endommagement. Le modèle est complété par une contribution d’endommagement ductile (basée sur la loi de Voce), permettant de décrire les phénomènes d’endommagement, complémentaires à la porosité initiale, qui sont liés au comportement plastique de l’adhésif. Enfin, l’impact de l’humidité relative est étudié au travers d’essais de vieillissement hygrométriques accélérés. L’absorption d’eau mesurée est décrite par une loi de Fick. Les résultats montrent que la présence de cavités modifie significativement la cinétique de diffusion et amplifie les mécanismes d’endommagement lors d’une exposition prolongée. Une corrélation est ainsi établie entre la teneur en eau, la perte de rigidité et l’évolution du paramètre d’endommagement élastique. L’ensemble de ces travaux conduit à une compréhension approfondie des mécanismes de dégradation dans les adhésifs époxy avec porosité initiale soumis à des environnements sévères. Les outils expérimentaux et numériques développés constituent une base solide pour la conception d’assemblages collés plus durables et la prédiction de leur durée de vie en service.
