Etude de l'effet du vieillissement hygrothermique sur le comportement mécanique d'éco-composites à renfort hybride

par El Hadi Saidane

Thèse de doctorat en Sciences - STS

Sous la direction de Rezak Ayad.

Soutenue le 08-12-2015

à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (LISM) Laboratoire d'Ingénierie et Sciences des Matériaux (laboratoire) .

Le président du jury était Abdelghani Saouab.

Le jury était composé de Rezak Ayad, Daniel Scida, Mustapha Assarar, Hamid Sabhi, Xiao-Lu Gong.

Les rapporteurs étaient Christophe Baley, Christophe Poilâne.


  • Résumé

    L’objectif de ce travail est d’étudier l’effet de différents types de vieillissement sur le comportement mécanique en traction de matériaux composites à fibres de lin et de verre et hybrides lin-verre. L’effet de plusieurs types de vieillissement a été d’abord analysé dans le cas de matériaux composites stratifiés à fibres de lin. Cette étude a permis de suivre l’absorption d’eau dans ces matériaux, et de déterminer leurs paramètres de diffusion en utilisant les modèles de Fick 1D et 3D. Ces paramètres ont été estimés en utilisant une procédure itérative développée à l’aide du logiciel Matlab. Ensuite, une caractérisation des propriétés élastiques et ultimes, à partir des essais de traction des matériaux composites non vieillis et vieillis a été réalisée. Dans le but de réduire l’absorption d’eau et d’améliorer les propriétés mécaniques des composites à fibres de lin, l'hybridation des renforts sergé lin-verre a été choisie. Après l’analyse du comportement mécanique des différents matériaux, l’identification des mécanismes d’endommagement est ensuite menée en utilisant une méthodologie associant la technique d’émission acoustique (EA) et des observations microscopiques. Les signaux d’EA ont été analysés, en considérant une analyse multivariable avec le Logiciel Noesis. La dernière partie aborde une 1ère étape de la modélisation des propriétés élastiques des composites hybrides lin-verre. A partir d’une décomposition de la cellule de base, l’application de la théorie des stratifiés a permis de déterminer les propriétés élastiques du composite en fonction de ses constituants (fibres et matrice) en tenant compte de la géométrie de l’armure.

  • Titre traduit

    The effect of hygrothermal ageing on the mechanical behaviour of fibre reinforced hybrid eco-composite


  • Résumé

    The main objective of this work is to study the effect of several ageing processes on the tensile mechanical behaviour of flax-glass fibres non-hybrid and hybrid composite materials. First, the effect of several types of ageing was analysed in the case of flax fibre reinforced composites. This study enabled to determine the diffusion parameters of these materials by using 1D and 3D Fick’s model. For this purpose, an analytical modelling was applied, using optimisation toolbox of Matlab. The second part aims at analysing the tensile mechanical properties of the unaged and aged composite materials. With the aim to improve the mechanical properties as well as the moisture resistance behaviour of flax fibre reinforced composites, hybridation of twill flax-glass fibres was proposed. Next, the Acoustic Emission (AE) technique combined with scanning electron microscopy observations was used to identify the damage events leading to overall failure of the studied composites. The AE signals obtained during mechanical tensile tests were analysed and classified using a non-supervised method with Noesis Software. The last part is devoted to the first step in determining the elastic behaviour of flax-glass hybrid composites. By discretizing the unit-cell of the composite, the use of the classical thin laminate theory made it possible to determine the elastic properties of the composite, considering constituents (resin and fibres) and microstructure geometry.


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