Caractérisation et modélisation multi-échelle du comportement au feu d'un composite pour son utilisation en construction navale

Multi-scale characterization and modelling of the fire behaviour of a composite for application in shipbuilding

• Auteur / Autrice : Damien Marquis
• Direction : Michel Pavageau, Éric Guillaume, Carine Chivas-Joly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides et des transferts
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques - École nationale supérieure des mines (Nantes ; 1990-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse multiéchelle

Composites

Essais de comportement au feu

Construction navale

Résumé

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche partenariale, dédié à l’utilisation de matériaux composites dans la construction navale par une approche basée sur l’ingénierie de la sécurité incendie. La motivation de ce travail a été de vérifier, de caractériser et de modéliser le comportement au feu d’un sandwich composite, préalable incontournable pour l’introduction de ce produit dans la construction navale. Pour ce faire, une méthode basée sur une approche combinée expérience-simulation, à échelle et à complexité croissantes, a été mise en œuvre. L’analyse du comportement au feu du matériau étudié a été réalisée successivement par cinq niveaux d’échelle, de l’échelle de la matière jusqu’à une échelle représentative de l’utilisation finale. La caractérisation expérimentale a été réalisée au moyen de bancs d’essais normalisés et de bancs de référence métrologique. Parallèlement, un outil de simulation numérique avancé a été utilisé pour simuler les processus de dégradation thermique, de combustion et de propagation de flamme pour ce sandwich composite. L’application pratique de ce travail a consisté in fine en l’étude du développement d’un incendie dans le cadre de simulations de scenarii d’incendie à l’échelle réelle d’un navire en structure composite

This thesis work comes within the framework of a collaborative research project, dedicated to the use of composite materials in shipbuilding by a fire safety engineering based approach. The aim was to check, characterize and modellize the fire behaviour of a sandwich composite, prerequisite for the introduction of this product in the shipbuilding. To achieve this, a method based on a combined test-simulation approach, with increasing scale and complexity, was used. The analysis of the fire behaviour of the material was carried out from matter scale, up to an end use representative scale, through five successive scale levels. Experimental characterization was performed using standard test benches as well as metrological reference benches. Meanwhile, an advanced numerical simulation tool was used to simulate the thermal degradation, combustion and flame spread processes, for this sandwich composite. The practical application of this work was finally to study the fire growth hazards, through simulations of real scale fire scenarios onboard a ship integrating composite materials