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Theses

Développement de nouveaux composites hybrides renforcés par des fibres de carbone et de lin : mise en oeuvre et caractérisation mécanique

Résumé : L’objectif de cette thèse est, d’une part, l’optimisation de la mise en œuvre des matériaux composites àtravers l’étude du comportement des renforts secs en compaction et, d’autre part, le développement et lacaractérisation de matériaux composites stratifiés hybrides renforcés par des fibres de carbone et de lin.Durant la mise en œuvre de ces composites, les renforts sont soumis à un phénomène appelé compactiontransverse. La compréhension de ce mécanisme est importante pour l’amélioration de la mise en œuvre.La connaissance de la capacité de compaction des renforts secs sert également à la prédiction du taux defibres ainsi que de l’épaisseur de la pièce composite finale. Des essais de compaction réalisés sur douzerenforts présentant de différentes solutions techniques ont montré que la capacité de compaction d’unrenfort sec est influencée par plusieurs facteurs. Les résultats obtenus de ce travail portant essentiellementsur les renforts à fibres naturelles (lin) ont montré que ces types de renforts se compactent moinsbien que les renforts à fibres synthétiques (carbone, verre). Ainsi, pour pouvoir améliorer la capacité decompaction de ces renforts naturels, il faut choisir ceux dont le grammage est important, ceux dont lesmèches sont en fibre et non en fil, ceux qui sont unidirectionnels (ou quasi UD) plutôt que des tissés oudes bi-biais. De plus, il faut privilégier les séquences à plusieurs plis aux séquences mono-plis.Face à un fort besoin d’allègement des structures, les matériaux composites sont de plus en plus recherchésdans le secteur industriel notamment dans le domaine des transports. Cependant, les matériaux compositescomme tout autre matériau, en plus d’être mécaniquement performant, doivent remplir d’autresfonctions comme l’amortissement de chocs et de vibrations pour une bonne tenue en service. Pour remplircette double exigence, une des solutions est d’utiliser la technique d’hybridation qui consiste à utiliserau sein d’un même composite des fibres naturelles et synthétiques à la fois afin d’exploiter leursatouts respectifs. Respectivement en raison de leur rigidité et de leur pouvoir amortissant, les fibres decarbone et de lin ont été choisies dans le cadre de cette thèse. La caractérisation des plaques stratifiéesfabriquées en infusion de résine montre que le composite carbone a de meilleures propriétés mécaniqueset microstructurales tandis que le composite lin propose des propriétés amortissantes très intéressantes.Les résultats montrent que l’hybridation du lin avec du carbone permet d’améliorer considérablement lesfaibles propriétés mécaniques du composite lin et les mauvaises propriétés amortissantes du compositecarbone. La séquence d’empilement des couches a une influence significative sur le comportement et lespropriétés des stratifiés hybrides. Nos résultats ont montré que pour avoir une meilleure microstructureles couches de carbone doivent être disposées à l’extérieur. Cette façon d’hybrider permet égalementd’obtenir de meilleures propriétés en flexion et en choc. En revanche, lorsque les couches de lin sontplacées à l’extérieur, le composite hybride a une meilleure capacité d’amortissement. Cette séquenced’empilement garantit aussi une meilleure résistance en indentation. Ainsi, la séquence d’empilementhybride à choisir dépendra du besoin que l’on cherche à satisfaire.Enfin, grâce à une analyse basée sur la théorie classique des stratifiés, il a été démontré dans cette thèsequ’on peut dimensionner des composites stratifiés hybrides malgré que les couches constitutives soientde différente nature avec des propriétés dissemblables.
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Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Thursday, October 10, 2019 - 1:35:37 PM
Last modification on : Thursday, December 12, 2019 - 3:07:51 AM

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Eric Tossou. Développement de nouveaux composites hybrides renforcés par des fibres de carbone et de lin : mise en oeuvre et caractérisation mécanique. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. Normandie Université, 2019. Français. ⟨NNT : 2019NORMC209⟩. ⟨tel-02310689⟩

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