Mécanismes d'imprégnation en milieux fibreux : modélisation et application à la mise en oeuvre des matériaux composites à fibres longues

par Mohamed Amine Ben Abdelwahed

Thèse de doctorat en Mécanique des matériaux

Sous la direction de Joël Bréard.

Soutenue en 2011

à Le Havre .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail est de contribuer à l’amélioration des mécanismes d’imprégnation d’un renfort fibreux par une résine polymère dans les procédés de mise en œuvre de matériaux composites de type LCM (Liquid Composite Molding). Les études théoriques et expérimentales réalisées se sont focalisées sur les anomalies d'imprégnation pouvant apparaître lors des écoulements. Les défauts couramment observés sont des vides pouvant s'assimiler à des bulles et provenant, en partie, d’une compétition entre les régimes gouvernant les écoulements intra-mèche et inter-mèches. L'analyse de la formation et du transport des bulles au sein d’une structure fibreuse demeure délicate à réaliser du fait de l’architecture complexe de la préforme. Afin de s'exonérer des difficultés rencontrées lors de la visualisation au sein du renfort et pour répondre à cette problématique de vide créé, nous avons fait le choix d’étudier les mécanismes d’imprégnation ainsi que la formation et le transport de bulles dans des réseaux modèles. Une analyse multi-échelles a été adoptée pour nos expérimentations faisant appel à une approche micro et millifluidique où les forces de mouillabilité sont prépondérantes. Les résultats obtenus montrent, dans un premier temps, l’influence de ces forces dans les mécanismes de génération et de transport de bulles et permet de justifier certaines observations proposées dans ce sujet. Un modèle simple basé sur des configurations d’inter-connectivités micropore/macropore a été proposé. Ce modèle permet d’envisager différentes analyses paramétriques selon des configurations géométriques et des régimes d'écoulement variés. Sur cette base, il est possible de prendre en compte différents facteurs et de les comparer à certaines contributions de la littérature dans le domaine de l’imprégnation des milieux fibreux et de la mise en œuvre des composites.

  • Titre traduit

    Impregnation mechanisms in porous mediums : modelling and application for the elaboration of composite materials with long fibers


  • Résumé

    The aim of this work is to contribute in improving fibrous preforms impregnation for Liquid Composite Molding (LCM) processes. Theoretical and experimental investigations were focused on void that may be appearing during resin injection. Voids or bubbles are mainly formed due to the flow competition inside and outside the yarns. However, the experimental characterization of void formation and transport through the flow inside a fibrous media remains delicate. Since the direct visualization of the liquid flow and the entrapped bubbles in a practical material is uneasy, we use model networks to study the formation of bubbles and their transport. For our experimental studies, a multi-scales approach was adopted considering microfluidic and millifluidic analysis where wetting forces are significant. The obtained results show the influence of those forces on the bubble formation and transport mechanism. A simple model taking into account the interconnectivities between micropore and macropore was suggested. Several geometrical configurations and different flow regimes could be considered by the proposed model. Finally, using this simplified approach it can be possible to compare the forecast results and those obtained in the range of fibrous media impregnation and composites elaboration.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (229 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 221-229

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  • Bibliothèque : Université du Havre. Service commun de la documentation. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : STH 975
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