Résumé
Dans le cadre de la transition vers une mobilité plus durable, le projet INFRAlight vise à développer des infrastructures ferroviaires légères et éco-conçues, adaptées aux véhicules de transport léger sur rail et aux petites lignes rurales. L'un des axes majeurs porte sur la conception de rails composites, dont la performance mécanique à long terme doit être validée sous des conditions environnementales sévères (humidité, température, rayonnement UV) et sous sollicitations cycliques. Parmi les matériaux envisagés dans ce projet, des composites unidirectionnels pultrudés PA6/fibres de verre et Elium/fibres de verre, à taux de fibres élevé (respectivement 64 %vol et 70 %vol), ont été étudiés pour cette application.Le comportement en fatigue des deux composites a été évalué avant et après vieillissement hygrothermique à 50 °C et 80 % d'humidité relative. À l'état non vieilli, le taux de fibres élevé favorise une accumulation précoce de l'endommagement sous chargement cyclique, ce qui limite la performance en fatigue des deux composites. Pendant le vieillissement, un suivi gravimétrique ainsi qu'une analyse des propriétés viscoélastiques par essais vibratoires ont été réalisés. Des caractérisations complémentaires, incluant DSC, DMA et essais mécaniques quasi-statiques, ont été menées afin d'évaluer l'évolution des propriétés thermophysiques des composites.Les résultats préliminaires mettent en évidence une réduction significative des propriétés mécaniques au cours du vieillissement dans la direction transverse aux fibres, alors que les propriétés dans le sens fibres restent globalement peu affectées. Les deux composites présentent une dégradation en fatigue marquée après vieillissement, principalement due à la plastification de la matrice et à la dégradation interfaciale induites par l'absorption d'humidité. Les courbes S-N des éprouvettes vieillies révèlent une diminution notable de la durée de vie en fatigue pour des niveaux de contrainte supérieurs à environ 300 MPa, tandis qu'une convergence entre éprouvettes vieillies et non vieillies est observée aux niveaux de contrainte plus faibles, suggérant un impact limité du vieillissement hygrothermique sur la limite d'endurance en fatigue.Ces résultats confirment le potentiel des deux composites pultrudés pour des applications ferroviaires et fournissent des données essentielles pour le processus de conception, notamment pour l'établissement de coefficients de sécurité appropriés.