Capteurs à fibres optiques pour le contrôle de l'élaboration et la caractérisation mécanique des matériaux composites

Optical fibre sensors to monitor the processing and mechanical characterisation of composite materials.

• Auteur / Autrice : Stéphane Vacher
• Direction : Alain Vautrin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Jean Monnet (Saint-Étienne ; 1969-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites

Capteurs optiques

Résumé

Il existede nombreux procédés d'élaboration des matériaux composites à matrice organique. L'infusion de résine est une technique innovante de fabrication. Cependant, ce procédé de fabrication est encore actuellement mal maîtrisé. Par suite, deux capteurs à fibres optiques ont été développés afin de contrôler l'élaboration du matériau composite. Le premier type de capteur est basé sur la réflexion de Fresnel. Le deuxième capteur utilisé est un réseau de Bragg. Deux modèles analytique et numérique ont été mis en oeuvre afin de décrire le comportement mécanique d'une fibre optique intégrée dans un stratifié. Ces modélisations permettent d'estimer l'intrusivité de la fibre optique dans le stratifié. Le modèle opto-mécanique permet de relier les signaux optiques délivrés par le réseau de Bragg aux déformations dans le stratifié.

There are a large number of industrial processes to manufacture organic matrix composite materials. Amidst those processes, the resin film infusion process is a quite novel industrial process for polymer matrix composites manufacturing. However, this process is complex and the final properties of the composite material are strongly dependent on the cure conditions. Two optical fibre sensors which can be embedded into the composite material are presented. The first fibre optical sensor is based on the principle of Fresnel's reflection. The second sensor is a fibre Bragg grating. Two models have been developped in order to simulate en optical fibre embedded in a cross-ply laminate. This can be used to qualify the intrusitivy of the optical fibre into the composite materials. A relation between the optical signal delivered by the Bragg grating sensor and the strains in the laminate is established with the opto-mechanical model.