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Dissertations / Theses on the topic 'Composites à Matrice Organique (CMO)'
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Castres, Magali. "Modélisation dynamique avancée des composites à matrice organique (CMO) pour l’étude de la vulnérabilité des structures aéronautiques." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018ECLI0006/document.
Full textAbstract:
Les matériaux composites à matrice organique sont largement utilisés dans l'industrie des transports et notamment dans le domaine aéronautique. Pour permettre un dimensionnement optimal des structures, il est nécessaire d'étudier le comportement des matériaux CMO sur une large gamme de vitesses et de températures.L'objectif de cette thèse est de proposer un modèle de comportement et de rupture permettant de prédire la réponse des CMO sur une large gamme de vitesses de sollicitation et de températures. Les recherches se sont intéressées dans un premier temps à la caractérisation de la transition entre les régimes de comportement linéaire et non linéaire du matériau unidirectionnel T700GC/M21 (renforts de fibres de carbone, résine époxy), ainsi qu'à la dépendance de cette transition à la vitesse de sollicitation et à la température. Les travaux se sont ensuite focalisés sur l'étude expérimentale du régime de comportement non linéaire endommageable du T700GC/M21. Enfin, au terme de ces deux étapes, une version améliorée du modèle disponible à l'ONERA pour les composites stratifiés (OPFM) a été proposée, version intégrant un critère de transition linéaire/non linéaire de comportement, et une prise en compte de l'influence de la vitesse de sollicitation et de la température sur la réponse du matériauNowadays, organic matrix composite materials are widely used in the transportation industry, and particularly in the aeronautical industry. To provide an optimal dimensioning of the structures, it is necessary to study the mechanical behavior of OMC on a large range of strain rates and temperatures. The aim of this PhD thesis is to propose a behavior and a rupture model to predict the mechanical response of OMC for a large range of strain rates and temperatures. The research was initially focused on the characterization of the transition between the linear and nonlinear behavior of the material T700GC/M21, a carbon / epoxy unidirectional laminate as well as the strain rate and temperature dependencies of this transition. The work was then focused on the experimental study of the nonlinear damaged behavior of the T700GC/M21. Finally, completing these first two steps, an updated version of the behavior model available at ONERA (OPFM) was proposed which includes the transition between linear and nonlinear behavior and the influence of strain rate and temperature on the mechanical response of the material
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Berthe, Julien. "Comportement thermo-visco-élastique des composites CMO - De la statique à la dynamique grande vitesse." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934876.
Full textAbstract:
Les matériaux composites à matrice organique sont de plus en plus utilisés par l'industrie des transports pour la réalisation d'éléments structuraux. Afin de permettre un dimensionnement optimal de ces structures, il est nécessaire d'améliorer la compréhension et la modélisation du comportement de ces matériaux sur une large gamme de vitesses de sollicitation et de températures d'environnement. Pour cela, plusieurs campagnes expérimentales ont été réalisées sur le T700GC/M21, un composite stratifié à matrice organique, dans le cadre de ces travaux. Tout d'abord, des essais dynamiques sur un vérin hydraulique, ainsi que des essais de fluage, ont été menés afin de caractériser la dépendance à la vitesse du comportement de ce matériau. Ensuite, la dépendance à la température a été mise en évidence à l'aide d'essais à basse température sur vérin hydraulique, complétés d'essais DMA.Les résultats de ces essais ont été utilisés afin de justifier physiquement le développement d'un modèle visco-élastique bi-spectral pour la description de la dépendance à la vitesse du T700GC/M21 sur une large gamme de vitesses de déformation. L'influence de la température d'environnement sur le comportement a quant à elle été introduite à l'aide d'une loi d'Arrhénius. Ce modèle thermo-visco-élastique permet finalement de rendre compte du comportement du stratifié T700GC/M21 sur une large gamme de vitesses et de températures
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Tuloup, Corentin. "Process and structural health monitoring of Polymer-Matrix Composites (PMC) using embedded piezoelectric transducers." Thesis, Compiègne, 2020. https://bibliotheque.utc.fr/Default/doc/SYRACUSE/2020COMP2593.
Full textAbstract:
Ce travail novateur étudie l'intérêt d'intégrer des transducteurs piézoélectriques (à base céramique et/ou polymère) au sein de matériaux composites à matrice organique (CMO) pour effectuer une surveillance en temps réel et in-situ de leur processus de fabrication (Process Monitoring PM) ainsi que de leur vie en service (Structural Health Monitoring SHM). Pour ce faire, les transducteurs piézoélectriques ont été intégrés au cœur des empilements fibreux suivant une méthodologie innovante développée au sein de l’équipe de recherche « Matériaux et Surfaces » du laboratoire Roberval. Le système de fabrication par infusion de résine liquide (LRI) utilisé (campagne en PM) ainsi que les échantillons résultants testés mécaniquement (campagne en SHM) ont été multi-instrumentés à l'aide de plusieurs dispositifs de Contrôle Non Destructif (CND : Emission Acoustique (EA), Thermographie Infrarouge (TIR), Corrélation d’Images Numériques (CIN), etc.) afin d’établir des couplages multi-physiques entre les signaux des techniques CND externes et la signature interne (capacité électrique) provenant des transducteurs intégrés au cœur de la matière. En PM, la sensibilité des transducteurs piézocéramiques (PZT) aux diverses étapes clés du processus LRI (passage du front, imprégnation, arrêt de l’injection, transitions physico-chimiques de réticulation et taux de consolidation) réalisé à divers taux de durcisseur ainsi que leur aptitude à la détection de défauts de fabrication ont montré un fort potentiel digne d’une future utilisation à l’échelle industrielle. En SHM, après une vérification de la non-intrusivité des transducteurs à base céramique et polymère intégrés au cœur des échantillons de tests mécaniques, les transducteurs polymères ont permis une évaluation en temps réel de l’état triaxial de déformation et de la perte de rigidité subis par le CMO hôte durant son chargement mécanique. En revanche, malgré un seuil de non fonctionnement (NWT) lié à la fragilité de leur matériau constitutif, les transducteurs piézocéramiques ont montré une forte sensibilité à la détection et au suivi de l’endommagement en temps réel dès lors qu’ils sont positionnésintelligemment vis-à-vis de la sollicitation mécanique. Ces travaux de thèse se sont achevés sur une première tentative visant à transposer les connaissances acquises en PM et SHM des transducteurs piézoélectriques in-situ d'une échelle 2D « laboratoire » à une échelle structurelle 3D plus proche des réalités industrielles. La fabrication multi-instrumentée d’une structure CMO de type raidisseur « Omega » intégrant 14 transducteurs piézoélectriques (PZT ou copolymère P(VDF-TrFE)) et renforcée en épaisseur par un fil en carbone a permis de confirmer les aptitudes PM du PZT précédemment mises en évidence, et a montré une différence entre la manière dont les signaux de capacité électrique du PZT et des copolymères réagissent à l'ensemble du processus de fabricationThis innovative work studies the interest of integrating piezoelectric transducers (ceramic and/or polymer-based) within Polymer- Matrix Composite materials (PMC) to perform real-time and in-situ monitoring of their manufacturing process (Process Monitoring PM) as well as their lifespan (Structural Health Monitoring SHM). To do this, the piezoelectric transducers were integrated into the heart of the fibrous stacks using an innovative methodology developed within the "Materials and Surfaces" research team at the Roberval laboratory. The Liquid Resin Infusion (LRI) manufacturing system used (PM campaign), as well as the resulting samples tested mechanically (SHM campaign), were multi-instrumented using several Non-Destructive Testing devices (NDT: Acoustic Emission (AE), Infrared Thermography (IRT), Digital Image Correlation (DIC), etc.) in order to establish multi-physical couplings between the signals of external NDT techniques and the internal signature (electrical capacitance) coming from the transducers integrated into the heart of the material. In PM, the piezoceramic (PZT) transducers were found to be sensitive to the various key steps of the LRI process (flow front passing, impregnation, end of injection, chemo-physical transitions during curing and associated consolidation rates) achieved at different hardener rates, and able to detect manufacturing defects. These results showed great potential, worthy of future use on an industrial scale. In SHM, after verification of the non-intrusiveness of the ceramic and polymer-based transducers integrated into the heart of the mechanical test specimens, the polymer transducers allowed a real-time evaluation of the triaxial strain state and the rigidity loss experienced by the host PMC during its mechanical loading. However, despite a Non-Working Threshold (NWT) linked to the brittleness of their constitutive material, the piezoceramic transducers have shown a high sensitivity to the detection and monitoring of damage in real-time when they are positioned intelligently with respect to the mechanical stress. These thesis works ended with a first attempt aimed at transposing the knowledge acquired on PM and SHM of in-situ piezoelectric transducers from a 2D “laboratory” scale to a 3D structural one closer to industrial realities. The multi-instrumented manufacturing of an “Omega” stiffener PMC structure integrating 14 piezoelectric transducers (PZT and P(VDF-TrFE) copolymer) and reinforced through-the-thickness by a carbon tuft thread allowed confirming the previously evidenced PM abilities of the PZT, and showed a difference between how the electrical capacitance signals of PZT and copolymers react to the whole manufacturing process
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Decla, François. "Métallisation de composites à matrice organique (carbone/epoxy) par projection plasma." ENSMP, 1997. http://www.theses.fr/1997ENMP0777.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est de réaliser un dépôt conducteur par projection plasma sous air sur un composite carbone/epoxy et de contribuer à l'étude du nouveau matériau obtenu. La nature du procédé ainsi que celle du substrat nous ont amené à étudier plus particulièrement les échanges thermiques entre la torche et le composite. Des mesures ont ainsi été faites à l'aide d'un système de mesure entièrement conçu et développé pour cette application. La formation d'un dépôt continu nécessite une préparation de surface adaptée. La solution retenue consiste en l'adjonction d'une sous-couche thermoplastique compatible à la fois avec le métal projeté et le composite. Cela permet d'obtenir rapidement un dépôt continu, limitant ainsi le risque d'échauffement critique du composite. Le mécanisme de construction et de refroidissement du dépôt est alors analysé et explicite, ce qui permet de mieux cerner les conditions optimales d'obtention d'un tel dépôt et l'importance des divers paramètres. L’étude plus particulière d'une couche obtenue à l'aide d'une poudre de cuivre montre que, bien qu'il se forme de la cuprite lors de la projection, le dépôt reste principalement métallique et garde donc de bonnes propriétés de conducteur électrique. Enfin, l'impact du procédé sur les propriétés mécaniques du composite est discuté à l'aide d'essais de flexion et d'observations microscopiques.
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Hindermann-Bischoff, Manuela. "Etude des propriétés électriques de composites matrice organique - noir de carbone." Mulhouse, 1999. http://www.theses.fr/1999MULH0560.
Full textAbstract:
La dispersion de particules conductrices dans une matrice organique isolante confère au composite une conductivité électrique qui augmente avec la fraction volumique f des particules au-dessus d'un seuil critique fc. Il s'agit d'une transition isolant/conducteur pouvant être décrite par la théorie de la percolation. Lorsque ces composites sont chauffés au-delà d'une température TCTP, une diminution significative de la conductivité est observée. Cet effet, connu sous le nom «effet CTP» (Coefficient de Température Positif, en termes de résistivité), est utilisé dans de nombreuses applications et, notamment en électrotechnique, comme limiteur de courant. Bien que l'étude de ces mélanges noir de carbone/matrice organique, ait déjà fait l'objet de nombreux travaux, l'origine et le mécanisme de la conduction électrique, d'une part, celui de l'effet CTP, d'autre part, restent controversés. Ce fait peut s'expliquer par le grand nombre de paramètres qui influencent les propriétés électriques de ces systèmes désordonnés. Le but de ce travail est d'étudier ces mécanismes dans le cas de composites dont les caractéristiques physico-chimiques et la morphologie à différentes échelles de longueur sont obtenues par une série de méthodes indépendantes et peuvent être reliées aux propriétés électriques. Le travail expérimental et l'analyse théorique des résultats à l'aide de modèles adaptés aux systèmes hétérogènes désordonnés, ont permis d'obtenir une série d'informations importantes et nouvelles concernant les propriétés électriques de ces composites. La première concerne le comportement différent de certains composites pouvant être attribué à l'interpénétration des agrégats mise en évidence par diffusion centrale de rayons X et résultant soit du mode de préparation, soit de la nature de la matrice. La seconde concerne le mécanisme de l'effet CTP pour lequel les mesures de conductivité dynamiques ont permis, pour la première fois, une description qualitative, précise et complète.
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KIRMANN, JEROME. "Metallisation de materiaux composites a matrice organique par interposition d'une interphase." Besançon, 1997. http://www.theses.fr/1997BESA2036.
Full textAbstract:
La difficulte de metalliser les materiaux composites est multiple : heterogeneite du systeme renfort-resine, multiplicite des systemes et des parametres de fabrication, respect de l'integrite du substrat pour les composites de structures. En deposant une interphase metallisable, une partie du probleme est eliminee. Pour l'etude, deux types de composites (verre et carbone/epoxy) et d'interphases (film et poudre de nature epoxyde) ont ete retenus. L'electrolyte utilise est alcalin et a base de permanganate de potassium. Les conditions de decapage sont determinees de facon a ce que l'interphase mise en place protege le substrat composite et que l'adherence d'un revetement de cuivre soit de classe 0 au test de scarification. L'objectif majeur de ce travail a ete de comprendre le role du decapage permanganate sur les deux interphases, tant du point de vue chimique que geometrique, sur l'adherence d'un revetement metallique mesuree par pelage. Du point de vue chimique, des analyses de surface (xps et ir-atr) mettent en evidence la mise a nu des charges minerales incorporees aux interphases. Les oxydations de la chaine carbonee du film et de la poudre sont susceptibles de former des liaisons chimiques entre le revetement de cuivre et le polymere. La mouillabilite des interphases est affecte par la presence de ces charges minerales. La technique de mise en place du film sur le composite influe egalement sur la mesure de l'angle de raccordement (sur echantillon non decape). Du point de vue mecanique, des mesures de resistance au pelage d'un depot de cuivre sont correlees a des criteres caracteristiques de l'amplitude verticale moyenne de la rugosite (r#z) et de sa morphologique (s#k,e#k). L'outil metrologique consiste en une technique de mesure tridimensionnelle d'etat de surface couplee a une localisation precise d'une meme zone tout au long du decapage afin de suivre l'evolution micro-geometrique des deux interphases.
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Hu, Bing. "Comportement hygrothermique des composites à matrice organique : mesures et analyse statistique." Dijon, 1999. http://www.theses.fr/1999DIJOS065.
Full textAbstract:
La présente étude s'inscrit dans le cadre de l'analyse de la durabilité de systèmes composites à matrice polymérique sous l'effet d'environnement hygrothermique. Son objectif est d'apporter une contribution à la compréhension et à la prévision du comportement mécanique des composites en fonction du vieillissement hygrothermique. La première partie de ce travail concerne l'étude de l'absorption d'eau par les matériaux composites. Elle débute par une mise en évidence du processus d'absorption d'eau par des mesures réalisées sur une longue durée. Une discussion sur les mécanismes de l'absorption est menée afin de mieux comprendre la variation physico-chimique et la dégradation mécanique des matériaux. Une analyse statistique est effectuée sur les mesures expérimentales. Elle conduit à une proposition d'un modèle de Fick modifié en intégrant certains paramètres statistiques permettant de décrire les processus d'absorption. La seconde partie est consacrée a la modélisation du comportement mécanique des composites vieillis sous environnement hygrothermique. Une approche expérimentale est d'abord utilisée, à partir d'essais mécaniques, pour obtenir les caractéristiques élastiques, les contraintes ultimes et la ténacité de différents composites non vieillis et vieillis, données nécessaires pour décrire la dégradation des matériaux. Ensuite, après avoir identifié le paramètre hygrothermique dominant dans la variation du comportement mécanique - contenu de l'eau absorbée M, nous avons établi les relations empiriques entre ce dernier et les caractéristiques mécaniques des stratifiés étudiés. En conclusion, une approche analytique permet de prévoir la degradation d'un stratifié multidirectionnel à partir des caractéristiques des plis élémentaires, cette prévision ayant été vérifiée par des résultats expérimentaux.
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GUEGAN, PIERRICK. "Contribution a la qualification de l'usinage de materiaux composites a matrice organique." Nantes, 1994. http://www.theses.fr/1994NANT2025.
Full textAbstract:
Le sujet de la these porte sur la qualification en sollicitations statiques et dynamiques d'eprouvettes ayant subi des usinages de parachevement. Ici nous traitons des procedes de mise en forme par enlevement de matiere les plus employes industriellement pour les materiaux composites a matrice organique: le percage et le fraisage. La qualification des surfaces usinees est faites par l'etude de criteres de qualite, ou de reference (criteres metrologiques et d'endommagement), qui leur sont associes. Chacun des criteres est etudie en fonction des facteurs definissant l'operation d'usinage: matiere usinee, outil, parametres de coupe, gamme d'usinage. Enfin, nous definissons le niveau de qualite de l'usinage, par son influence sur le comportement mecanique du materiau sous sollicitations statiques et dynamiques, en fonction des criteres de reference, et dans le contexte de l'assurance qualite
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Chouchaoui, Cherif-Saâdane. "Modélisation du comportement des matériaux composites à renforts tissés et à matrice organique." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMP854S.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de modéliser et d'identifier le comportement intérieur des matériaux composites tisses taffetas, serge, satin et hybride, en fonction du comportement de ses constituants de base. La difficulté majeure réside dans la complexité géométrique du composite tissu. L'originalité de ce travail est d'avoir introduit la notion délicate de l'interphase qui fait tant défaut a de nombreuses approches. Cette entité désormais non nulle est structuree en un matériau multicouche compose d'anneaux isotropes. En se basant sur le modèle développe par theocaris, une variation continue est supposée pour les modules dans une zone annulaire autour de la fibre. Un élément fini solide a été développe pour la formulation de l'interphase. Cet élément introduit dans un code d'éléments finis ayant un bloc d'homogénéisation a donne d'excellents résultats quant au comportement élastique d'une mèche verre/époxyde. Au delà du comportement de la mèche, ce travail est étendue a la modélisation analytique (2d) et numérique (3d) du comportement élastique des matériaux composites tisses en intégrant la particularité de la microstructure. Le modèle analytique utilisant la théorie de la stratification et les paramètres de la microstructure ondulée des tissus a cerne, de façon efficace, le rôle joue par le décalage des motifs entre les tissus lors de l'empilement. Cette influence, ayant une incidence directe sur les performances locales du composite tisse, interpelle les utilisateurs et les techniciens de la mise en oeuvre. La modélisation numérique utilise le développement asymptotique pour les milieux périodiques. Au delà des composites a renforts de types taffetas, le serge de 2 et le satin de 5 ont exige une définition d'un v. E. R. Avec un problème de périodicité hors axes. Cette modélisation tridimensionnelle est utilisée pour avoir une réflexion sur l'influence des paramètres tels que les caractéristiques mécaniques de chaque constituant, la largeur d'une mèche, l'écartement entre mèches, l'épaisseur de résine entre couches et le taux de fibres volumique dans les mèches sur les constantes élastiques. La partie liée à l'analyse des contraintes locales a permis d'appliquer des critères de rupture de type von-mises pour la résine et tsai 3d pour les mèches
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MEZIERE, YANN. "Tolerance au dommage - etude du delaminage dans les materiaux composites a matrice organique." Toulouse 3, 2000. http://www.theses.fr/2000TOU30001.
Full textAbstract:
Ce travail met en place les outils experimentaux necessaires a l'etude de la propagation du delaminage dans les materiaux composites stratifies. L'etude est realisee sur un materiau thermodurcissable renforce par des fibres de carbone t300/914 sous sollicitations de modes purs, i et ii, et de combinaisons mixtes (i/ii). Les effets les plus penalisants sur les valeurs des taux de restitution d'energie sont pris en compte : interface de propagation, etat (neuf ou vieilli en atmosphere humide) et temperatures correspondant au niveau auxquels les materiaux aeronautiques peuvent etre soumis (55\c, ambiante, + 70\c). Les tests dcb et enf, respectivement de mode i et ii, et le test mixte mmb permettent cette etude. La mise au point et l'adaptation de systemes d'essais, les methodologies developpees sont presentees, de meme que les methodes d'analyses et de depouillement. L'etude a fait apparaitre une interface de propagation critique pour le materiau qui est utilise dans toute l'etude. L'etat du materiau et la temperature ont egalement une influence sur le comportement du delaminage. Les lieux de propagation du delaminage sont differents suivant l'etat du materiau. Deux criteres de non-propagation sont determines pour les cas des chargements quasi-statique et cyclique. Ils prennent en compte les parametres critiques determines precedemment. Trois partitions modales sont considerees (75%, 50%, 25% de mode i) pour les chargements quasi-statiques, mais seulement une (50% de mode i) pour les essais de sollicitations cycliques. Ces derniers essais ont montre l'existence d'un seuil de non-propagation en mode ii et mixte (i+ii), mais ce seuil n'a pas ete mis en evidence pour le mode i. Il est cependant possible d'etablir un critere de non-propagation sous chargement quasi-statique et cyclique prenant en compte les effets de l'environnement les plus penalisant.
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Rouquié, Sandrine. "Vieillissement de structures composites à matrice organique soumises à des chargements thermomécaniques répétés." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2292.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet matériaux du programme " Recherche Aéronautique sur le Supersonique " et a pour objectif une meilleure compréhension des mécanismes d'endommagement de stratifiés composites soumis à des variations cycliques de température. Ces essais réalisés sous environnements neutres (vide et azote) et oxydants (air et oxygène) sur divers drapages d'un même matériau carbone/époxyde ont révélé un effet significatif du taux d'oxygène sur les cinétiques d'endommagement. En effet les résultats montrent qu'un couplage entre l'oxydation et les contraintes cycliques d'origine thermique conduit à une accélération très importante de la fissuration matricielle. L'utilisation d'un modèle cinétique d'oxydation ainsi que le calcul des contraintes d'origine thermique ont permis de proposer un protocole expérimental permettant de dissocier et/ou d'accélérer les phénomènes complexes mis en jeuThe aim of this study, which is a part of the " supersonic aircraft research program" is a better understanding of damage mechanisms in composite materials submitted to cyclic variation of temperature. Thermal cycling tests performed in neutral environments (vacuum and nitrogen) and oxidative environments (air and oxygen) on various lay up of the same carbon/epoxy material revealed a significant effect of the oxygen rate on damage kinetics. Indeed the results show that a coupling between oxidation and the cyclic stresses coming from thermal variation induces a significant acceleration of matrix cracking. The use of a model of oxydation as well as the calculation of the thermal stresses made it possible to propose an experimental protocol allowing to dissociate and/or accelerate the complex phenomena involved
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Zidi, Mondher. "Etude de l'interface fibre/matrice par essai de microindentation cas des composites à fibre de verre et matrice organique." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1998. http://www.theses.fr/1998ECDL0024.
Full textAbstract:
Le but de notre travail est la caractérisation micromécanique par indentation instrumentée de l'interface fibre/matrice dans des matériaux composites à matrices thermodurcissables. Afin de résoudre le problème d'identification de la charge de décohésion permettant la rupture de la liaison fibre/matrice, nous avons proposé une méthode de dépouillement de la courbe de microindentation. Elle consiste à dissocier la composante du déplacement de l'indenteur relative à l'indentation élasto-plastique de la fibre u#e#p de celle qui correspond au déplacement de la surface de cette dernière u#e, pour laquelle une modélisation permettant de remonter à la charge de décohésion a été établie. Un des principaux avantages du modèle développé réside dans la prise en compte de l'environnement local de la fibre indentée au travers d'une mesure de la compliance du système. Pour valider ce modèle, nous l'avons appliqué aux courbes de microindentation faites sur des matériaux composites qui diffèrent par la nature de la matrice. Quelle que soit la nature de la matrice, des valeurs satisfaisantes des contraintes de décohésion interfaciales ont pu être obtenues. Pour certains essais, le modèle développé ne permet pas d'avoir une bonne cohérence entre la courbe théorique et expérimentale. Un raffinement de la modélisation proposée s'est imposé. Dans un premier temps, nous avons développé un modèle qui permet de décrire le comportement à l'interface dans le cas où la contrainte de cisaillement à l'interface défibrée #g est différente de celle de décohésion #0. Dans un deuxième temps, nous avons établi un modèle dans lequel nous avons introduit une loi d'interface (u) assez générale. L'application de ces modèles à des courbes de microindentations a donné des résultats acceptables. Dans la dernière partie de notre travail, nous avons étudié l'hystérésis obtenue lors d'un essai de microindentation. Nous avons montré que nous sommes en présence d'un comportement typique du modèle de masing dont on a déterminé, par la suite, les propriétés.
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Schieffer, Anne. "Analyse multiéchelle du comportement mécanique des composites à matrice organique et effets du vieillissement thermique /." Châtillon : ONERA, 2003. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb39066725k.
Full text
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Rakotoarisoa, C. "Prévision de la durée de vie en fatigue des composites à matrice organique tisses interlock." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01073017.
Full textAbstract:
Cette étude s'inscrit dans le domaine de la compréhension du comportement en fatigue de matériau composite à matrice organique (CMO) tissés interlock, utilisé dans l'industrie aéronautique pour répondre aux exigences de compétitivité. Ces travaux ont consisté à mettre en place une méthodologie de prévision de la durée de vie en fatigue et des performances résiduelles (rigidité ou résistance après un nombre donné de sollicitations), de pièces technologiques en CMO interlock. Pour cela, un modèle de fatigue a été développé à partir d'observations expérimentales comme une combinaison du modèle statique Onera Damage Model (ODM) avec une loi d'endommagement cumulé. Ensuite, un protocole d'identification a été proposé et appliqué en se concentrant sur le comportement mécanique en traction. Enfin, la méthodologie mise en place pour évaluer la durée de vie en fatigue de matériau composite interlock a été appliquée sur des pièces technologiques. La méthode proposée met en évidence trois conclusions principales. Premièrement, la prise en compte de l'influence des dommages matriciels sur l'évolution des ruptures de torons est indispensable pour estimer les transferts de charge induisant des ruptures prématurées en fatigue. Deuxièmement, une loi de cumul est suffisante pour étendre le modèle statique corrigé à des sollicitations de fatigue. L'expression proposée pour cette loi de fatigue permet de prendre en compte des chargements de fatigue complexes (par exemple, multiaxiaux et/ou multi-niveaux de chargement). Enfin, la combinaison statique/fatigue du modèle proposée rend son identification possible à partir d'essais statiques principalement (courts devant des essais de fatigue).
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Remy-Petipas, Christel. "Analyse et prévision du comportement à long terme des composites fibres de carbone : matrice organique." Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2054.
Full textAbstract:
Les composites à fibres de carbone et matrice organique sont pressentis pour réaliser certaines parties structurales de l'ATSF (Avion de Transport Supersonique du Futur). Une étude de durabilité va être menée pour vérifier que les conditions d'exploitation de l'avion (60 000 h de vol supersonique à 120°C) soient bien supportées par les matériaux. Pour simuler le comportement mécanique sur des durées aussi longues, on choisit un modèle viscoélastique non linéaire, qui utilise une répartition gaussienne des temps de relaxation. Une méthodologie d'identification est établie, séparant les contributions des différents paramètres. Deux matériaux sont étudiés : T800H/F655-2 et IM7/977-2. Les essais mécaniques retenus pour décrire le contexte thermomécanique d'utilisation sont des maintiens sous charge, sans endommagement, à 120°C.
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Trousset, Emilie. "Prévision des dommages d'impact basse vitesse et basse énergie dans les composites à matrice organique stratifiés." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00942339.
Full textAbstract:
Afin de mieux comprendre et de mieux quantifier la formation des dommages d'impact et leurs conséquences sur la tenue de la structure composite, le recours à la simulation numérique semble être un complément indispensable pour enrichir les campagnes expérimentales. Cette thèse a pour objectif la mise au point d'un modèle d'impact pour la simulation numérique par éléments finis dynamique implicite, capable de prévoir les dommages induits.La première étape du travail a consisté à élaborer un modèle s'appuyant sur le modèle de comportement du pli " Onera Progressive Failure Model " (OPFM) et sur le modèle bilinéaire de zones cohésives proposé par Alfano et Crisfield, puis d'évaluer la sensibilité aux différentes composantes des lois de comportement de la réponse à un impact et des dommages prévus. Des essais d'impact et d'indentation sur des plaques stratifiées en carbone/époxy ont ensuite été réalisés, analysés et enfin confrontés aux résultats numériques, afin d'évaluer les performances à l'impact du modèle OPFM et ses limites.Ces travaux permettent d'aboutir à trois principales conclusions. Premièrement, l'usage de modèles de zones cohésives semble nécessaire pour prévoir la chute de force caractéristique de l'impact sur stratifiés. Deuxièmement, la prise en compte des contraintes hors plan, notamment les cisaillements, est indispensable pour prévoir correctement l'endommagement d'impact. Enfin, si le modèle OPFM est capable de prévoir qualitativement les dommages d'impact, l'absence de caractère adoucissant ou de viscoplasticité semble cependant limiter leur prévision quantitative.
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Fosso, Philippe. "Etude in-situ de l'endommagement des matériaux composites à matrice organique par tomographie à rayons X." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0250.
Full textAbstract:
La première partie de l'étude a consisté à équiper un scanner ND8000 de machines d'essais mécaniques permettant de procéder à des observations in-situ de l'endommagement. Pour ce faire, des micro-machines de traction, de compression, et de délaminage mode I ont été conçues et construites. Elles fonctionnent à l'intérieur de l'orifice du scanner et sont capables d'appliquer des sollicitations monotones. Leur fonctionnement est compatible avec celui du scanner. Ainsi leur influence sur l'atténuation aux rayons X qui permettent de caractériser les matériaux étudiés est très faible. La seconde partie de l'étude a consisté à étudier l'influence de l'état de contraintes mécaniques sur l'endommagement des élastomères et des matériaux composites à fibre de verre et matrice organique. Cette étude est traduite par une analyse des modifications de structure, de la création du dommage, de sa composition et de son évolution au cours des différentes phases du chargement mécanique, à travers l'analyse des profils d'atténuation acquis a ces différentes phases et par la technique d'analyse d'images. Ces deux points constituent l'originalité de ce travail. Une étude comparative de l'état d'endommagement en mesures in-situ, sous contrainte et hors contraintes, est menée et permet de mettre en évidence l'influence de l'état de contraintes mécaniques sur la composition de la zone endommagée et sur la densité tomographique, qui est lie à la microstructure de la zone endommagée. Pour compléter et approfondir les analyses, des études sont menées avec les techniques de contrôle non destructifs telles que la radiographie classique, la transparence, la micrographie et la fractographie. L’utilisation conjointe de la tomographie, de la radiographie et de la transparence permettent de montrer que la zone endommagée en compression a une forme elliptique tridimensionnelle qui est conservée pendant les différentes phases d'évolution de l'état de contrainte mécanique. Ce caractère tridimensionnel de la zone endommagée impose l'utilisation d'une expression du taux de restitution d'énergie par unité de volume endommagée et non celle du taux de restitution pour décrire le comportement du composite. La forme du front de délaminage dans les matériaux composites verre/époxy est parabolique. La taille et la forme de la parabole sont fonction du niveau de chargement et du matériau. Les résultats obtenus sont confrontes a un modèle analytique trouve dans la littérature.
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Pailler, Christophe. "Étude de la dissymétrie apportée par l'environnement spatial sur un composite multicouche à matrice organique." Toulouse, ENSAE, 1993. http://www.theses.fr/1993ESAE0011.
Full textAbstract:
Au cours de leurs missions, les véhicules spatiaux évoluent dans une ambiance très complexe dont les multiples composantes sont nocives pour les matériaux employés. Lorsqu’ils sont confrontés à une ambiance spatiale prolongée, les composites organiques subissent une dégradation qui n'est pas uniforme dans l'épaisseur. Dans ce contexte, ils peuvent devenir dissymétriques. Nous nous sommes attachés à provoquer expérimentalement cette dissymétrie sur trois composites multicouche carbone/époxy, puis à étudier son effet sur les propriétés de ces matériaux. Après avoir élaboré les plaques de composite à partir de préimprégnés, nous avons exposé des éprouvettes issues de ces plaques à l'environnement spatial simulé en laboratoire. Les conditions de simulation choisies, cyclage thermique combiné avec irradiation électronique ou bombardement par les atomes d'oxygène, sont respectivement représentatives de l'environnement géostationnaire et d'un environnement en orbite basse. L’utilisation de méthodes de caractérisation ex-situ, nous permet de suivre l'évolution des composites testés en fonction du type et de l'ampleur du vieillissement. Les résultats obtenus montrent que l'action en synergie des électrons et du cyclage thermique provoque une dégradation de la matrice qui porte préjudice aux propriétés des composites. Elle se manifeste par une modification de la structure du réseau moléculaire (coupures de chaînes et réticulations) et par l'apparition ou la multiplication de microfissures. L’impact à grande vitesse des atomes d'oxygène, conduit à une érosion rapide de la surface des composites. Pour une exposition de longue durée en orbite basse, la dissymétrie ainsi occasionnée est à l'origine d'une réduction très importante des propriétés mécaniques des composites et de la stabilité dimensionnelle de la structure.
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Effendi, R.-Riesdam. "Analyse des mécanismes de dégradation en compression des composites unidirectionnels fibres de carbone-matrice organique et modélisation associée." Toulouse, ENSAE, 1993. http://www.theses.fr/1993ESAE0007.
Full textAbstract:
Des essais de compression menés sur des composites unidirectionnels (T300/914, T800/5245C, M40J/913, GY70/V108 et AS4/PEEK) ont montré deux modes de rupture: formation des bandes de cisaillement et rupture des fibres en compression. Les matériaux étudiés présentent un comportement non-linéaire élastique caractérisé par une décroissance continue du module tangent. Un modèle analytique (fibre, matrice élastique) tenant compte des ondulations initiales a été développé. L'évolution des contraintes dans les constituants a été analysée et comparée avec les contraintes à rupture. Ce modèle permet de distinguer deux modes de rupture et de déterminer les paramètres importants de la rupture. Afin d'affiner la modélisation, un modèle numérique se basant sur la méthode des éléments finis a été réalisé. L'évolution des contraintes dans la fibre a été analysée et comparée avec sa tenue en compression. La prise en compte des imperfections géométriques initiales et des propriétés élastoplastiques de la matrice a permis de déterminer les paramètres gouvernant la rupture (les imperfections géométriques, la tenue de la fibre et la limite d'élasticité de la matrice), et de proposer deux mécanismes de rupture : rupture des fibres en compression et rupture par formation des bandes de cisaillement
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Krawczak, Patricia. "Etude de la contribution de l'interface à la cohésion de composites à matrice organique et fibres de verre." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10137.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est une analyse comparée de l'influence de l'interface suivant différentes méthodes de caractérisation macroscopiques, de manière à préciser la sensibilité de chaque technique aux modifications de la zone interfaciale, à expliciter le rôle de l'interface - et des ensimages - dans les mécanismes d'endommagement des composites. A partir d'une analyse du comportement viscoélastique, de la résistance au cisaillement interlaminaire, du comportement en traction transverse et des spectres acoustiques associés, de l'amorcage et de la propagation de fissures, et enfin des facies de rupture, effectuée sur des composites unidirectionnels verre/epoxy, on a précisé de quelle manière s'effectue la contribution de l'interface à la cohésion du composite et cerne les paramètres d'influence principaux, notamment, le mode de sollicitation et l'environnement hydrothermique. A ensuite été étudiée la possibilité d'étendre les résultats obtenus à des composites multicouches de structure plus complexe mettant en évidence ainsi l'influence de la géométrie du renfort (cas des tissus)On a montré enfin de quelle manière la participation de l'interface, définie au moyen d'essais simples sur éprouvettes plates unidirectionnelles, pouvait contribuer à expliciter les mécanismes d'endommagement et le comportement de pièces industrielles (tubes bobines) dans le cas de sollicitations biaxiales faisant intervenir différentes lois de chargement à court terme ou long terme. L'ensemble a permis en outre de recommander en matière de techniques de caractérisation de l'interface par paramètres mécaniques et physiques : (1) la mécanique de la rupture en mode i, qui permet notamment de séparer les mécanismes d'amorcage et de propagation de fissures sur lesquelles la qualité de l'interface a une influence spécifique ; (2) la traction avec analyse des spectres acoustiques qui permet d'accéder aux premiers endommagements, et qui constitue en outre la seule méthode applicable à des renforts tissés ; (3) le couplage de ces essais avec un vieillissement hydrothermique, de manière à accroître les écarts et juger de l'efficacité de l'ensimage
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Busnel, Frédéric. "Contribution à l'étude de matériaux composites à matrice organique renforcés par des fibres de lin : influence des traitements chimiques sur la liaison interfaciale fibre-matrice." Lorient, 2006. http://www.theses.fr/2006LORIS063.
Full textAbstract:
L'usage des fibres végétales, ressources renouvelables, présente de nombreux intérêts pour renforcer les polymères. Les performances de ces matériaux composites dépendent de la qualité de la liaison fibre/matrice. Cette étude présente des travaux réalisés sur des fibres de lin et des composites lin/résine polyester thermodurcissable. Pour un usage optimum, les fibres sont traitées pour les individualiser, nettoyer leur surface et améliorer la compatibilité avec le polymère (mouillage adhérence). Trois protocoles de traitements chimiques (acide formique, NaOH, NaOH+anhydride acétique) ont été retenus. L'influence de ces traitements chimiques est étudiée sur : les propriétés de surface des fibres (mouillage, microscopie IR, AFM) l'adhérence fibre/matrice (déchaussement d'une microgoutte) les propriétés mécaniques des plis renforcés par des mats ou par des fibres unidirectionnelles sollicitées en traction pour différentes orientations de fibres. Les résultats montrent que les traitements chimiques conduisent à une augmentation de la résistance au cisaillement interfaciale entre la fibre et la matrice pour le traitement à l'acide formique et celui à l'anhydride acétique. Les propriétés macroscopiques évoluent avec la même tendance. L'analyse des propriétés de surface des fibres montre que la composition chimique, la rugosité et la tension de surface sont aussi fortement influencéesNatrual cellulosic fibers, renewable resources, prouve to be very interesting to reinforce polymers. The performances of these composite materials depend on the quality of the fibre/matrix bonding. This research present the carried out on flax fibres and on flax fibre/polyester resin composites. For an optimum use, flax fibre are treated to separate the fibre bundles, clean their surface and improve the compatibility with polymer matrix (wetting, adhesion). The chemical treatments (formic acid, NaOH, NaOH+acetic anhydride) are used. The influence of these treatments is studied as following :surface properties of fibres (wetting, IGC, infrared microscopy, AFM)fibre/matrix adhesion (debonding of a microdrop)mechanical properties of laminates reinforced by unidirectional fibres under tensile loading for different fibre orientationResults show that chemical treatments (formic acid, NaOH, NaOH+acetic anhydride) lead to an increase of the interfacial shear strength between the fibre and the matrix. Macroscopic properties of laminates vary in a similar way. The analysis of the surface properties show that the chemical treatments strongly influence the chemical composition, roughness, and surface tension of the fibres
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Olivier, Loïc Lafarie-Frenot Marie-Christine Grandidier Jean-Claude. "Prévision du vieillissement thermo-oxydant de composites à matrice organique dédiés à l'aéronautique prise en compte des couplages multiphysiques /." Poitiers : I-Médias, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/index.php?id=532.
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Olivier, Loïc. "Prévision du vieillissement thermo-oxydant de composites à matrice organique dédiés à l'aéronautique : prise en compte des couplages multiphysiques." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Olivier-Loic/2008-Olivier-Loic-These.pdf.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est de comprendre, quantifier et prédire les conditions d’amorçage de l’endommagement dans les matériaux composites C/Epoxy aéronautiques soumis à un environnement thermo-oxydant. Un banc d’essai original a été conçu pour maintenir des échantillons composites en température, sous pression de gaz et sous chargement mécanique simultanément, afin d’étudier les couplages qui peuvent apparaître entre les mécanismes de déformation et de thermo-oxydation. D’un autre côté, une modélisation multiphysique est proposée. Elle est construite dans le cadre thermodynamique des milieux réactifs ouverts : cette approche permet de prendre en compte un grand nombre de mécanismes et établit la forme sous laquelle s’expriment leurs couplages. Le modèle est ensuite implanté dans un code de calcul par éléments finis, pour simuler de manière réaliste l’évolution du composite (champs de contraintes et d’éléments d’oxydation) pendant un cycle de thermo-oxydation. Afin de valider le modèle, une confrontation quantitative est effectuée entre les valeurs expérimentales mesurées de la profondeur des retraits matriciels et celles prédites par le modèle. Un bon accord a été trouvé dans diverses configurations, tant que le retrait généré par la thermo-oxydation ne conduit pas à l’endommagement du matériau. Dans le cas contraire, l’apparition de l’endommagement a été détectée et le scénario d’amorçage est maintenant correctement appréhendé. Enfin, une étude prospective est menée en vue de développer une approche multi-échelle, et mettre ce modèle au service de la prédiction de la durée de vie de pièces composites stratifiéesThe aim of the study is to understand and forecast damage onset conditions in aeronautic C/Epoxy composite materials, under thermo-oxidizing environment. An original testing device is presented, built for loading mechanically composite samples under temperature and gas pressure simultaneously, and studying couplings between deformation and thermooxidation mechanisms. On another hand, a multi physic modeling is performed, minimizing the resort to phenomenological parameters: this theoretical approach is taking into account all phenomena, and provides an expression of the coupling expressions. The model is then implemented in a finite element code, to simulate in a realistic way the composites evolution during a thermo-oxidizing cycle. A quantitative comparison is done between experimentally measured and numerically pre dicted matrix shrinkage values. A good agreement is observed in all onfigurations, as far as damage onset has not occurred. In the latter case, this onset can be detected and the scenario of damage initiation can be foreseen. In the end, the perspective of a multi scale approach is investigated, in order to extend the models application capability to the service life of large structural laminate components
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Bouette, Bruno. "Propriétés en cisaillement interlaminaire de composites à fibres de carbone et matrice organique : Influence de la vitesse de sollicitation." Besançon, 1991. http://www.theses.fr/1991BESA2019.
Full textAbstract:
Les matériaux composites à matrice organique thermodurcissable sont utilisés de plus en plus fréquemment dans l'industrie. Leur principal mode d'endommagement étant le délaminage, appréhender les propriétés en cisaillement interlaminaire de ces matériaux est un problème crucial pour l'ingénieur. De plus, dans certaines structures, des organes mécaniques sont soumis à des sollicitation intenses pendant des temps très courts. La connaissance de la réponse mécanique de ces matériaux sous sollicitation dynamique prend alors tout son intérêt. Dans ce travail, nous proposons des méthodes d'essais fiables, permettant de générer du cisaillement interlaminaire sur matériaux composites, dans un large gamme de vitesses de déformation (10−3d−1 à 103s−1). Cette entreprise est rendue possible par l'utilisation de moyens expérimentaux de type barres d'Hopkinson, et de codes de calcul par éléments finis permettant l'optimisation des éprouvettes et l'analyse précise des résultats expérimentaux. Les deux composites étudiés furent le T300/5208 et le T300/5245C. Le module et la contrainte à rupture en cisaillement interlaminaire ont été déterminés. On ne constate pas d'influence de la vitesse de sollicitation sur ces grandeurs. Un critère de rupture simple a également pu être établi. Le taux de restitution d'énergie critique en mode II, GIIc, a été calculé en statique et en dynamique pour ces deux matériaux.
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Ferent, Barbara. "Mise au point d'un essai de torsion pour la caractérisation du comportement en cisaillement de composites unidirectionnels à matrice organique." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10198.
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Benard, Quentin. "Compréhension de l'influence des propriétés de surface sur l'adhésion de matériaux composites à matrice organique, lors de tests de cisaillement simples." Le Havre, 2005. http://www.theses.fr/2005LEHA0058.
Full textAbstract:
Ce travail financé par un projet européen FEDER, la région haute Normandie et la société AIRCELLE (groupe SAFRAN), a pour but la compréhension des phénomènes régissant les assemblages composites collés. Le premier chapitre est composé d'une étude bibliographique des différents phénomènes d'adhésion. Le chapitre suivant porte sur la présentation des matériaux utilisés, leur mise en œuvre, ainsi qu'un descriptif des techniques de caractérisation de surface. Puis le troisième chapitre apporte les premiers résultats concernant l'influence de la mise en œuvre et des fibres de renfort. Le quatrième et cinquième chapitre étudiera les traitements de surface par tissu à délaminer et laser excimère. Pour finir, le sixième et dernier chapitre a pour objectif d'appréhender les problématiques de vieillissement des assemblages collés. Enfin, la conclusion regroupe de façon concise l'essentiel des résultats probants de la thèseThis work is financially supported by a European project (FEDER), the region Haute Normandie and an industrial partnership in aeronautic field (AIRCELLE, SAFRAN group); its aim is to understand different phenomena governing adhesion in composite assemblies. The first part of this work is a bibliographic study on several adhesion phenomena. Then composite materials, manufacturing process and surface characterisations are introduced. The third part brings the first results on the influence of manufacturing and fibre reinforcement on composite adhesion. The two following parts take a special look at two specific surface treatment which are peel ply and excimer laser treatments. In the end, thermo-oxydative and hygrothermal ageing are studied in order to understand the potential influence of surface treatment on composite bonding. To sum up, the entire work is compiled in the conclusion where most of the elements can be used by the industrial
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Reine, Bénédicte. "Étude et simulation de la conductivité thermique de matériaux composites à matrice organique chargée et renforcée de fibres de carbone PITCH." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2540/.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet THEOREM porté par THALES Systèmes Aéroportés. Ce projet est un travail collaboratif entre partenaires industriels et académiques. Il a pour objectif de développer un matériau composite hybride constitué d'une matrice polymère chargée de micro et nanoparticules ayant une conductivité thermique importante et renforcée par des fibres longues de carbone PITCH. Le matériau final doit pouvoir atteindre des valeurs de conductivité thermique élevées équivalentes à celles de l'aluminium (~300W/m/K). Deux principaux axes ont été développés : un axe concernant la matrice chargée et un autre concernant les renforts fibreux. L'axe matrice a permis de développer des modèles numériques de dispersion aléatoire de charges dans un V. E. R. Prédéfini afin de déterminer les propriétés homogénéisées de la matrice chargée. L'axe renfort a mis en avant l'influence de différentes architectures fibreuses sur les transferts de chaleur dans les trois directions de l'espace. La réunion de ces deux études a permis de déduire numériquement les propriétés effectives du composite final. Les différents modèles numériques ont été corrélés avec différentes mesures expérimentalesThis thesis was a part of our on-going research in the frame of the THEOREM project leaded by THALES Systèmes Aéroportés. This project was a collaborative work between industrial and academic partners. The purpose was to develop a hybrid composite material made of a polymeric matrix filled with micro and nanoparticles and reinforced with PITCH carbon fibres. The ultimate material should exhibit high thermal conductivity like aluminum (~ 300 W/m/K). Two main lines are developed: one line on doped matrix and another one on reinforcements. On the matrix line numerical models of random dispersion of fillers in a predefined R. V. E. Were developed to obtain homogenized properties of the doped matrix. On the reinforcement line the influence of different fibre architectures on heat flux in the three directions of space was highlighted. Effective properties of the ultimate composite were numerically deduced from the gathering of those two lines. Different numerical models were correlated with different experimental measurements
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Laurent-Mounier, Anne. "Conception d'un capteur polyvalent en fibres de carbone pour l'analyse et le suivi du moulage RTM de composites à matrice organique." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2002/50376-2002-383.pdf.
Full textAbstract:
L'essor du procédé RTM (Resin Transfer Molding) pour la fabrication de composites à matrice organique impose le besoin d'une maîtrise croissante de cette technologie dans le respect des contraintes industrielles. L'objectif de cette étude est donc la conception de capteurs électrique et diélectrique en fibres de carbone de suivi et d'analyse des différentes étapes du procédé. La polarisation de la résine soumise à un courant électrique continu limite le développement du capteur électrique d'écoulement de résine. En revanche, l'alimentation du même en courant alternatif, en empêchant la polarisation, permet la conception d'un capteur diélectrique de suivi d'écoulement, qui, intégré dans le moule ou dans les renforts de verre permet également le suivi de réticulation de la résine. Enfin des études de faisabilité ont été conduites pour évaluer l'aptitude des fibres de carbone à suivre l'épaisseur des renforts dans leur phase de préformage et les endommagements multiaxiaux dans les pièces en service.
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Martin, Arnaud. "Optimisation de fibres de carbone pour leur application à des composites hautes-performances à matrice organique polymérisés par voie radicalaire sous rayonnement." Thesis, Reims, 2014. http://www.theses.fr/2014REIMS037.
Full textAbstract:
La polymérisation amorcée sous rayonnement ionisant est un procédé hors-autoclave prometteur pour la fabrication de structures de matériaux composites à hautes performances. Les faisceaux d’électrons en particulier peuvent amorcer les processus de polymérisation radicalaire de monomères à base acrylate. Cependant, les matériaux composites obtenus présentent une faiblesse au niveau des propriétés transverses et en particulier dans le sens perpendiculaire aux fibres de carbone. L’objectif de ce projet de recherche vise à améliorer les performances transverses de ces composites par le biais d’une modification de la surface des fibres de carbone. Cet objectif doit être atteint en premier lieu par la réalisation d’une étude de l’influence de la chimie présente à la surface des fibres de carbone sur la polymérisation amorcée sous rayonnement ionisant des matrices de ces composites. Nous avons cherché à comprendre comment la polymérisation intervenant à l’interface fibre / matrice pouvait être influencée et ainsi proposer une solution de modification de surface permettant de diminuer ou de contrer les effets inhibiteurs identifiés et quantifiés. Ensuite, l’objectif doit être atteint par la formulation et la mise au point à l’échelle laboratoire et pré-industrielle de solutions d’ensimage de fibres de carbone afin de permettre l’amélioration de la qualité de l’interface fibre / matrice par la création d’une interphase chimique et en particulier par la création d’une chimie covalente. Nous avons mis au point deux familles de formulations d’ensimage dont une s’est avérée compatible avec les procédures industrielles de traitement d’ensimage sur fibre de carbone. Finalement, la mise en émulsion à base aqueuse de ces formulations a permis d’améliorer le niveau d’industrialisation de la solution de modification de surface et la réalisation de matériaux démonstrateurs a démontré l’amélioration des performancesPolymerization under high energy radiation is a promising alternative to autoclave processing for manufacturing high-performance composite materials. Electron beam can initiate free radical polymerization processes of acrylate-based matrix. However, the comparison with state-of-the-art thermally cured composites reveals the lower transverse mechanical properties of radiation-cured composites. The aim of this project was to improve the transverse mechanical properties of these radiation-cured composites by a surface modification of carbon fiber. We have investigated several points related to these issues, and particularly we have inquired about the influence of the chemistry present at the surface of the carbon fiber on the polymerization step initiated under irradiation curing. We tried to have a better understand on their influence on the polymerization and on the curing process based on radiation-induced free radical chemistry. Then, the next step deals with the formulation of a surface modification treatment applied by sizing in order to improve the interface quality with the creation of an interphase and even better a covalent link between the fiber and the matrix. We worked on the compatibility of this formulation with the industrial process and we propose aqueous and non-aqueous-based emulsion processes to apply the surface treatment. Finally, demonstrator materials were manufactured and the mechanical properties in the fiber transverse direction were measured. The obtained results illustrate the efficiency of our surface modification solution on the mechanical performance of acrylate-based radiation cured composites
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KLINKLIN, EMMANUEL. "Contribution a l'etude physico-chimique des phenomenes interfaciaux fibre de carbone/polymere. Application a l'adherence dans les materiaux composites a matrice organique." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMP0479.
Full textAbstract:
Les fibres de carbone ex-PAN ont une structure fibrillaire qui découle de celle précurseur polyacrylonitrile. Leur surface est constituée à la fois de zones de plan basal peu réactives et de zones plus réactives où émergent majoritairement des bords de couches de carbone. La proportion de chacune de ces zones varie d'une fibre à l'autre, leur conférant ainsi des réactivités de surface très différentes. Les traitements de surface améliorent l'adhérence interfaciale grâce à des modifications structurales et chimiques de la surface. L'importance de chacun de ces phénomènes est fonction de la réactivité intrinsèque de la fibre. Pour une fibre très réactive un gain d'adhésion n'est possible que par un greffage chimique. En revanche, pour une fibre mieux organisée, les changements structuraux sont aussi importants que les modifications chimiques. Les ensimages sont employés pour protéger les fibres de carbone contre les dommages, pour préserver leur réactivité et pour faciliter leur manipulation. Afin d'obtenir un transfert de charge optimal, de la matrice aux fibres, les ensimages doivent remplir trois conditions simultanément : - assurer une bonne adhésion entre la fibre et l'ensimage, - assurer une bonne adhésion entre l'ensimage et la matrice, - posséder des caractéristiques physico-chimiques et mécaniques intrinsèques correctes pour ne pas créer d'interphase aux propriétés médiocres.
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Diagana, Cheikhna. "Contribution à l'étude expérimentale et théorique de structures en béton armé renforcées à l'effort tranchant par collage de composites à matrice organique." Reims, 2001. http://www.theses.fr/2001REIMS028.
Full textAbstract:
Contribution à l'étude expérimentale et théorique de structures en béton armé renforcées à l'effort tranchant par collage de composites à matrice organique. Dans ce travail nous avons étudié le renforcement à l'effort tranchant de poutres en béton armé renforcées par collage de tissus ou de bandes en composite carbo-époxy. Les poutres sont conçues de telle sorte que la rupture par cisaillement soit dominante sauf cas particulier. Dans un premier temps, nous avons étudié l'influence de la hauteur du tissu et du bras de levier sur la charge ultime des poutres renforcées. Pour cette étude, deux types de poutres en béton armé de même configuration avec portée différente ont été réalisés. On a constaté, pour les deux types de poutres, que la hauteur maximale utile du tissu est égale aux ß de celle de la poutre et qu'elle suffit pour éviter toute rupture par cisaillement. Le gain en charge ultime est deux fois plus important pour les poutres de grande portée. La variation de l'espacement entre les cadres d'acier a montré que la contribution du tissu à la reprise de l'effort tranchant dépend effectivement de ce paramètre. Nous avons également réalisé une série d'essai sur la réparation de poutres endommagées. Les résultats montrent que les poutres réparées ont même charge de ruine que celles renforcées. Enfin, nous avons étudié le comportement expérimental de poutres renforcées par un système discontinu de bandes de TFCÒ collées. Ce programme expérimental nous a permis de mettre en évidence que la contribution des bandes de TFCÒ est plus importante lorsqu'elles sont perpendiculaires à la fissure d'effort tranchant et lorsque le renforcement est fait par bandage. Une étude par la méthode des éléments finis à l'aide du logiciel CASTEM 2000 a été menée. Le modèle simule correctement le comportement d'une poutre renforcée à l'effort tranchant et donne accès à des grandeurs difficilement mesurables.
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Foutel-Richard, Anne. "Nanotubes de carbone monofeuillets : Etude des écoulements fluides dans un réacteur de synthèse par vaporisation laser continue, et utilisation dans des matériaux composites à matrice organique." Paris, CNAM, 2003. http://www.theses.fr/2003CNAM0422.
Full textAbstract:
Nous avons étudié le fonctionnement d'un réacteur de synthèse de nanotubes de carbone monofeuillets (SWNT) par vaporisation continue. La nucléation et la croissance des SWNT dépendent de la température du gaz vecteur qui a été mesuréé par Diffusion Raman Anti-Stokes cohérente et calculée au moyen du code MSD (code ONERA). Dans le profil thermique apparaissent deux domaines où nous avons étudié les variations de température en fonction des paramètres de fonctionnement et de la configuration du réacteur. Nous avons également visualisé l'évolution de la concentration de la suie carbonée par incandescence induite par laser pour tenter de mettre en évidence des effets de concentration de suie influençant la synthèse des nanotubes. La deuxième partie de ce travail a consisté à étudier diverses utilisations des SWNT dans des composites à matrice organique. Le premier cas concerne un composite à fibres de carbone dont on veut que la matrice renferme des nanotubes en vue d'améliorer la tenue en compression. Sous le thème orientation des nanotubes, nous avons ensuite effectué des essais pour imprégner de matrice époxyde/SWNT orientés. Enfin, nous présentons quelques essais d'incorporation de SWNT dans une matrice d'aluminiumA reactor for single walled charbon nanotubes (SWNTs) synthesis working by continuous laser vaporisation is studied. The formation and growth mechaninisms of the SWNTs depend on the flowing gas temperature, wich is measured by Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) and simulated using the code MSD (ONERA's code). We identify two distinct regions of the thermal profile and study their variation with operational parameters and reactor configuration. We observe the evolution of carbonaceous soot concentration using laser induced incandescence to tru to evidence soot concentration effect on the nanotubes synthesis yield. In the second part of this work somes uses of SWNT in composite materials with an organic matrix are studied. The first case concerns a carbon fibre material, wich organic matrix contains nanotubes in order to improve the compression properties. The second theme is the alignment of the nanotubes : tests are made to impregnate of epoxy matrix thread of aligned SWNTs and to realise composite epoxy matrix thread of aligned SWNTs and to realise composite epoxy resin/aligned SWNT. Finally tests of SWNT's incorporation in an aluminium matrix are presented
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Bortolussi, Vincent. "Etude expérimentale et numérique de la conductivité de revêtements composites métal-polymère déposés par projection dynamique par gaz froid sur substrat composite à matrice organique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM075/document.
Full textAbstract:
La réalisation de revêtements métalliques en surface de matériaux composites à matrice organique est possible par le procédé cold spray. La construction de tels revêtements à partir de particules de cuivre sur un substrat contenant des fibres de carbone n'a pu aboutir que grâce à l'ajout d'une poudre polymère. Malgré son rôle dans la construction des dépôts, le polymère présente le désavantage d'être un très bon isolant électrique ayant, de ce fait, une influence très néfaste sur la conductivité des dépôts cold spray. Ces travaux ont donc été concentrés sur l'étude de l'influence de la microstructure de ces dépôts sur leur conductivité électrique. Plusieurs poudres de cuivre ont été mélangées dans diverses proportions avec du PEEK, un polymère thermoplastique. La projection cold spray de ces mélanges a abouti à la formation de dépôts homogènes sur les substrats composites. L'influence des caractéristiques des poudres et des paramètres de projection sur les caractéristiques des dépôts a été étudiée. De même, la déformation du PEEK lors de la projection a été analysée car elle joue un rôle important dans la construction du dépôt. L'étude des propriétés mécaniques du PEEK et des conditions de projection ont permis de simuler sa déformation. Dans la microstructure du dépôt, la présence du PEEK limite les contacts entre les particules de cuivre, abaissant fortement la conductivité électrique des dépôts. Un modèle morphologique de la microstructure a été développé afin d'étudier l'influence de la morphologie de la phase de cuivre sur la conductivité des dépôts. Ce modèle a permis de simuler des microstructures présentant diverses morphologies en 3 dimensions. Il ouvre ainsi la possibilité d'étudier numériquement l'influence de la morphologie de la microstructure des dépôts sur leur conductivité électrique. La conductivité a été mesurées expérimentalement sur des échantillons de dépôt. Un mélange de poudre et des paramètres optimaux ont alors pu être identifiés pour obtenir un dépôt cold spray sur un substrat composite à matrice organique avec une conductivité satisfaisante mais encore inférieure à celle du cuivre massifThe Cold Spray process allows to manufacture metallic coatings onto Carbon Fiber-Reinforced Composite (CFRP). This process relies on the spraying of high-velocity powder particles to result in high deformation and build up to form a dense coating. However, forming a coating made of copper particles onto a substrate containing carbon fibers was achieved out only by mixing metallic powder with a polymer powder. Although the polymer allow to build up the coating onto CFRP, it is highly electrically insulating. It would therefore decrease the electrical conductivity of the coating drastically. Investigations were carried out on the influence of the coatings microstructure on electrical conductivity. Various copper powders, with different morphologies, granulometry and oxygen contents were mixed with PEEK powder, i.e. a thermoplastic polymer. Cold spray of these powders leads to homogeneous coatings onto CFRP. The characteristics of these coatings were studied as a function of the influence of powder characteristics and spraying parameters. The deformation of the PEEK was also investigated as it governed the build up of the coating. Mechanical testing of PEEK samples and in-situ spraying measurements were performed to feed impact simulations. Then, simulated and experimental impact morphologies of copper particles onto PEEK were compared. The PEEK behavior under impact also prevented sound contacts between copper particles, which decreased the coatings electrical conductivity significantly. A morphological model of the microstructure of the coating was developed to reproduce microstructures in 3D numerically. It allows to investigate numerically the influence of the copper phase morphology on coating conductivity. This conductivity was measured experimentally for various starting copper powders. A carefully selected blend of copper and PEEK powders and optimized spraying parameters lead to homogeneous coatings onto CFRP with an acceptable electrical conductivity but still below bulk copper conductivity
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Simar, Aline. "Impact du vieillissement humide sur le comportement d'un composite à matrice organique tissé fabriqué par injection RTM : Mise en évidence d'un couplage entre absorption d'eau et thermo-oxydation de la matrice." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2014. http://www.theses.fr/2014ESMA0021/document.
Full textAbstract:
Ce travail prend naissance dans un vaste programme européen d’allègement des structures aéronautiques, mis en application par un projet de recherche (PRC-Composites) et donnant suite à des développements de procédés et matériaux nouveaux. Cette thèse s’inscrit donc dans ce projet global et vise à mettre en évidence, analyser, comprendre puis modéliser les mécanismes d’absorption d’eau dans un composite à matrice organique (carbone/époxy) tissé 2D mis en oeuvre par RTM et à évaluer l’influence de l’humidité sur son comportement mécanique.Une méthodologique consistant à étudier l’effet du vieillissement sur les composants du matériau : résine pure, interface/interphase résine/toron, composite a été développée.Pour la résine pure (RTM6), un couplage complexe entre absorption d’eau et thermo-oxydation de la matrice à 70°C a été démontré, découplé, puis quantifié expérimentalement en s’appuyant sur un modèle numérique diffuso-mécanique couplé. Une étude basée sur l’emploi d’éprouvettes modèles « mono-toron », conçues à cet effet, a montré que – à l’échelle microscopique – la présence d’interfaces/interphases résine/toron n’a pas d’impact significatif sur la cinétique de diffusion dans la matrice. Le comportement du composite (RTM6/AS7) en milieu humide/oxydant a été exploré en s’appuyant sur les notions établies sur les composants. La diffusion d’eau a été modélisée à travers une représentation explicite de la microstructure et en incluant le modèle établi sur la résine pure. Le comportement du composite vieilli a été évalué via des essais de traction uni-axiale dans les 3 directions du plan (0°, 90° et 45°). Ces essais montrent l’intérêt d’une pré-étude sur les constituantsThe initiative of this work is based on weight saving European program of aeronautic structures. It takes part of PRC-Composites project and aim to develop processes and new materials. This thesis belong with this whole project and wants to highlight, to analyze, to understand, then to modelize water absorption phenomena in an organic composite (carbon/epoxy) 2D woven, manufactured by RTM process. The final objective is to evaluate the effect of moisture on the mechanical behavior.The method consists in studying the effect of water ageing on components: neat resin, interface/interphase resin/tow, and composite.For the neat resin (RTM6), a complicated coupling between water sorption and thermo-oxidation of the matrix at 70°C has been demonstrated, uncoupled and then experimentally quantified using a coupled diffuso-mechanical model. A study based on the use of “mono-tow” samples, specially manufactured for this work, has shown – on the microscopic scale – the presence of interface/interphase resin/tow has no significant effect on the diffusion kinetic through the matrix. In moist/oxidant environment, the composite behavior (RTM6/AS7) has been explored relaying on established ideas related to components. Water diffusion has been modelized through an explicit representation of the microstructure and by including neat resin established model. The aged composite behavior has been evaluated with uni-axial tensile tests in 3 directions (0°, 90° and 45°). These experiments show the interest of the component pre-study
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Sonnenfeld, Camille. "Fibres optiques microstructurées à réseaux de Bragg pour la production et le suivi santé-matière de matériaux composites à matrice organique renforcée par des fibres de carbone." Caen, 2013. http://www.theses.fr/2013CAEN2017.
Full textAbstract:
Le suivi santé-matière des matériaux et des structures s’est révélé, au cours de ces dernières années, un sujet majeur de recherche, notamment dans le domaine des matériaux composites. Ces matériaux à haute performance sont de plus en plus utilisés pour les structures mécaniquement très sollicitées telles que les avions et les turbines éoliennes. Afin de vérifier que leur intégrité n’est pas compromise, des systèmes permettant la surveillance in-situ de leur santé-matière sont développés. Ce mémoire de thèse a pour objectif de concevoir des « matériaux composites intelligents » en utilisant une nouvelle sorte de capteur à fibre optique basée sur les fibres optiques micro-structurées (MOFs) hautement biréfringentes associée à la technologie particulière des réseaux de Bragg. La fibre utilisée dans ce travail présente une biréfringence de phase pratiquement insensible aux variations de température et une sensibilité accrue à la déformation transversale. Nous avons évalué la tenue mécanique et les modes de défaillance des MOFs afin de définir les gammes de contraintes mécaniques auxquelles ces fibres optiques peuvent être soumises sans endommagement sous différentes sollicitations. Puis nous avons développé un capteur in-situ permettant de quantifier les déformations tridimensionnelles au sein d’un matériau composite avec une résolution de l’ordre de 5µm dans les directions transverses. Enfin, nous avons démontré la possibilité d’utiliser ces capteurs MOF pour identifier les changements d’état du matériau composite pendant le cycle de cuisson et pour quantifier le développement des déformations résiduelles dans le matériau composite pendant sa fabricationStructural health monitoring (SHM) has emerged as an exciting topic for multi-disciplinary research and development in the field of composite materials. These high-performance materials are increasingly being used in highly mechanically loaded structures such as aircrafts and wind turbines. To ensure that their integrity is not compromised, new systems that enable in-situ SHM are currently developed. This PhD thesis contributes to the development of “smart composite materials” using a novel type of optical sensor based on Bragg gratings in highly birefringent microstructured optical fibre (MOF). The MOF used in this PhD work is highly asymmetric and has been designed such that its phase modal birefringence features sensitivity to transverse strain that is one order of magnitude larger than that reported in literature, whilst being quasi-insensitive to temperature changes. Our objective is to demonstrate the capabilities of our sensors for smart material applications, and to do so we integrate our sensors inside carbon fibre reinforced polymer materials. First, we evaluate the mechanical strength of our MOFs in order to define the mechanical stress range to which MOFs can be submitted without being damaged. Then, we propose a multi-strain sensor using our MOF in order to assess the multi-axial strain field within the composite material with a strain resolution of 5µm in the transverse directions. Finally, we demonstrate the possibility to use these MOF sensors to identify the material state changes during the cure cycle of a composite and we prove that we are able to estimate the residual strain built up within the composite as a result of the manufacturing
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Malenfant, Jean-Charles. "Influence de l’endommagement sur la perméabilité des matériaux composites : application à la conception d’une capacité cryogénique sans liner." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14550/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s’est déroulé dans le cadre du projet de nanolanceur à propulsion hybride PERSEUS du CNES. La performance de ce concept est influencée par l’allègement de la structure du lanceur. La voie de développement qui a été choisie est de supprimer le liner du réservoir composite cryogénique. Elle repose sur trois exigences fonctionnelles : la compatibilité du matériau composite avec l’oxygène liquide (LOX), l’étanchéité du réservoir, et la résistance aux sollicitations thermomécaniques.L’étude de la compatibilité LOX des matériaux composites met en évidence l’importance du transfert de chaleur au sein du composite et plus précisément de la conductivité thermique des fibres. Ce résultat théorique est conforté par l’expérimentation.Le verrou scientifique principal du travail de thèse concerne l'influence de l’endommagement du composite sur la perméabilité de ce dernier. La conception de dispositifs expérimentaux a permis de déterminer l’évolution des endommagements (fissuration transverse, micro-délaminage, ouverture de fissure) et celle de la perméabilité. Un modèle complet de prévision de la perméabilité d’une paroi composite sollicitée thermo-mécaniquement est proposé. Il s’articule autour d’un modèle d’endommagement à l’échelle du pli, d’un modèle de prédiction de l'ouverture des fissures, et d’un modèle d’écoulement en milieu poreux. La pertinence du modèle développé est testée à travers la réalisation d’un démonstrateur technologique sans liner et d’une campagne d’essais d’endommagement et de mesure de perméabilitéThis thesis deals with hybrid propulsion launcher systems studied by the CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). The performance of the launcher implies its lightening and in this work, the use of a cryogenic composite linerless tank is evaluated. Three functional requirements must be satisfied: the compatibility between the composite material and the liquid oxygen (LOX), the tank gas-tightness and the strength under pressure.The LOX compatibility of composite materials implies high thermal conductivity of the composite, and consequently of the fiber reinforcement. This theoretical result is confirmed by experiments.The main scientific challenge concerns the damage influence on the composite permeability. Specific experimental devices allow determining the damage evolution (transverse cracking, delamination, opening crack) and the composite permeability. A predictive composite permeability model is applied to a composite wall under thermomechanical load: this model includes a ply-scale damage model, a predictive opening crack model and a model of flow through porous media. The relevance of the model is validated through the realization of a linerless prototype tank and the associated tests which correlate damage and permeability
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Baranger, Emmanuel. "Stratégie de calcul et utilisation de séries de Fourier pour les tubes composites dégradés." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00091789.
Full textAbstract:
Lors de la fabrication de tubes composites (carbone/epoxy), des défauts apparaissent (délaminage, fissuration). Le problème est alors de décider si un tube est apte au service. Ce travail consiste à mettre en place un outil numérique dédié permettant l'utilisation d'un méso-modèle d'endommagement à l'échelle du pli.
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Oliveira, Nunes Andréa. "Composites renforcés à fibres de carbone : récupération des fibres par vapo-thermolyse, optimisation du procédé." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2015. http://www.theses.fr/2015EMAC0006/document.
Full textAbstract:
La demande mondiale en fibre de carbone est estimée à 89 000 tonnes en 2020. Une quantité croissante de déchets de composites renforcés à fibres de carbone (PRFC) est donc attendue. Le recyclage des fibres de carbone, produits de forte valeur ajoutée, contenues dans les composites, présente des avantages économiques et environnementaux qui sont aujourd'hui la force motrice pour le développement des filières de recyclage. L'objectif est de récupérer les fibres de carbone afin de pouvoir envisager un réemploi dans d'autres applications. Leurs propriétés mécaniques et structurales doivent alors être le plus proche possible de celles des fibres neuves. C'est dans ce but que le procédé de vapo-thermolyse a été développé au sein du laboratoire RAPSODEE. La vapo-thermolyse est le procédé qui combine la pyrolyse et la vapeur d'eau surchauffée à pression ambiante afin de décomposer la matrice organique du composite. Le travail a consisté à effectuer une étude de l'échelle laboratoire à l'échelle pilote sur la valorisation des composites à fibres de carbone par le procédé de vapo-thermolyse. Notre étude se focalise sur les composites thermoplastiques provenant des chutes de fabrication. Deux types de composites, disponibles en industrie, avec les matrices polyamide 6 et polysulfure de phénylène ont été utilisées. Les analyses thermogravimétriques et l'étude cinétique ont permis une compréhension initiale du comportement thermique des composites et ont prouvé l'efficacité de la présence de la vapeur d'eau. A l'échelle pilote, des plans d'expériences ont été effectués pour déterminer les meilleures conditions opératoires du procédé de vapo-thermolyse, en regardant l'efficacité de la dégradation des résines polymériques et la qualité des fibres obtenues. Les fibres récupérées avec les conditions opératoires optimales sont propres, régulières et similaires aux fibres neuves. Elles conservent plus de 80 % de leur résistance à la traction initiale. Les liquides et gaz sortants du procédé ont été identifiés et quantifiés. A la fin, une analyse du cycle de vie (ACV) a permis de comparer les impacts environnementaux d'un scénario sans recyclage des composites et un autre avec recyclage par le procédé de vapo-thermolyse. Cette étude montre que la valorisation des composites par récupération des fibres de carbone, amène des avantages évidents d'un point de vue environnementalThe global demand for carbon fiber is forecast to rise to 89,000 tonnes by 2020, therefore an increasing amount of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) waste is expect to be generated. Recycling of carbon fibers, a high value added material, from the composite waste offers both environmental and economic incentives for the development of recycling routes. The aim is to recover the carbon fibers, as close as possible to their initial state, in order to envisage a reuse in other applications. For this purpose, steam-themolysis has been developed at RAPSODEE Laboratory. Steam-thermolysis is a process that combines pyrolysis and superheated steam at atmospheric pressure to decompose the organic matrix of the composite. The work consists of a study of recovering carbon fibers by steam-thermolysis of the composites at both the laboratory and pilot scale. In this work the samples under investigation includes thermoplastic composites from manufacturing cut-offs. Two commercially available composites of polyamide and polyphenylene sulfide resins were studied. Thermo-gravimetric analyses and kinetic studies were conducted to understand the thermal behavior of the samples and to prove the efficiency of the steam-thermolysis compared to conventional pyrolysis. At the pilot scale, an experimental design was carried out to determine the best possible operational conditions of the steam-thermolysis process in terms of the removal efficiency of the polymer matrix and the quality of the recovered carbon fibers. The carbon fibers recovered from the optimized steam-thermolysis process presented a resin free and uniform surface. They retained over 80 % of their original tensile strength. The outgoing liquids and gases of the process were identified and quantified. Finally, a life cycle assessment (LCA) was performed to compare a scenario without recycling with one where the composites are recycled by steam-thermolysis. According to this study, the recycling of CFRP, with recovery of carbon fibers, provides clear environmental advantages
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Gabrion, Xavier. "Contributions à la caractérisation d'un matériau composite thermoplastique thermostable : Application à des structures cylindriques sous sollicitations multiaxiales." Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2012.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse, en partenariat avec l’entreprise ALSTOM, s’inscrit dans une logique de remplacement de pièces industrielles en alliage métallique par des pièces composites pour l’allègement des structures. L’objectif est de contribuer à l’écriture de règles de dimensionnement permettant au partenaire industriel de certifier des pièces structurales annulaires réalisées en composite à matrice thermoplastique thermostable (TPTS) renforcée par des fibres de carbone pour des applications embarquées sur machine tournante. Il s’agit plus exactement de déterminer la durée de vieen fatigue de ces pièces, en particulier en présence d’endommagement, et lorsque celles -ci sont soumises aux chargements inertiels et thermiques de service.Au cours de ce travail de thèse, une méthodologie a été développée afin de répondre à cette demande. La stratégie a consisté à reproduire,à l’échelle d’éprouvettes de laboratoire, l’état de contrainte multi-axial et l’endommagement auxquels la structure industrielle est soumise, et ce en développant et optimisant un essai de traction sur des éprouvettes annulaires entaillées. Les essais multi axiaux plus classiques mettant en œuvre des sollicitations par pression interne présentent effectivement de nombreux problèmes techniques et sécuritaires lorsqu’ils doivent être mis en œuvre à chaud.Une fois la configuration d’essai sur anneau optimisé par simulation numérique, des essais ont été réalisés afin de confirmer l’apparition des endommagements escomptés à l’aide de techniques de contrôle non-destructif. Les essais cycliques réalisés dans cette configuration ont montré une excellente résistance du matériau en fatigue, en particulier pour un ratio de chargement R de 0.5, proche des conditions de service. Les résultats ont également soulignés le fort potentiel restant de ces structures, même après un grand nombre de cycles de chargementThe objective of this thesis work, in partnership with ALSTOM Company, is to contribute to the writing of design rules in order to qualify and certify annular structures made of thermostable thermoplastic matrix composite reinforced by carbon fibre. These structures are used in rotating machines for embedded applications.This work proposes an innovative methodology to achieve this goal. It consists in reproducing, at the scale of a laboratory specimen, the multiaxial stress and damage states to which the industrial structure is subjected in-service byoptimizing a tensile test on annular notched specimen. More conventional multiaxial tests, based on internal pressureand tensile loading are particularly unsafe and difficult to be performedwhen implemented at elevated temperature.After the optimisation of the ring configuration by numerical simulation, experimental tests were performed to validatethe appearance of the expected damage under loading. Damage was characterized using non-destructive techniques suchas acoustic emission and infrared thermography. The cyclic tests achieved using this configuration showed high fatiguestrength of this material, in particular for a ratio R of 0.5 (equivalent to thein-service ratio). The results also highlight thegreat remaining strength and rigidity of these structures, even after a large number of cycles
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Hentati, Nesrine. "Matériaux composites à matrice organique pour garnitures de frein : analyse des liens entre le procédé d’élaboration, la microstructure, les propriétés et le comportement tribologique : analyse des liens entre le procédé d’élaboration, la microstructure, les propriétés et le comportement tribologique." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2014. http://www.theses.fr/2014ECLI0012/document.
Full textAbstract:
Les matériaux composites organiques pour garniture de frein à friction sont le fruit d’une élaboration complexe, composée d’une succession d’étapes (mélange de constituants, préformage à froid, moulage à chaud, post-cuisson) ce qui rend difficile la maitrise du lien entre procédé, propriétés et comportement de ces matériaux en particulier du fait des synergies entre les constituants formant le mélange d’une part, et entre la composition et le procédé de fabrication d’autre part. Les travaux de thèse se sont focalisés sur deux étapes de fabrication, le moulage à chaud et la post cuisson, avec l’objectif de mieux comprendre l’influence de certains paramètres du procédé de fabrication sur les performances des matériaux : la température et la durée de moulage à chaud, la durée de post cuisson. L’analyse a porté sur la compréhension des liens entre la microstructure, les propriétés, le comportement tribologique et les mécanismes de frottement et d’usure, par le biais d’une démarche expérimentale fondée sur des formulations matériaux simplifiées ainsi que sur des essais d’usure élémentaires, spécifiques aux sollicitations de freinageOrganic composite friction materials for brake lining result from a complex elaboration made up of successive stages (mixture of constituents, cold preforming, hot molding, post-curing) that makes difficult the mastery of the link between process, properties and behaviour of friction material, especially because of synergies between constituents on one hand, and between composition and manufacturing process on the other hand. Two manufacturing stages were involved in this study, the hot molding and the post-curing, with the aim of a better understanding of the influence of certain parameters of the manufacturing process: the temperature and the duration of hot molding, and the duration of post curing. The analysis has focused on the understanding the relationship between microstructure, properties, tribological behaviour and friction and wear mechanisms of materials.The experimental approach was based on the development of simplified formulations of friction material, and on an elementary wear test specifically designed for braking loadings
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Alia, Adem. "Comportement à la rupture d'un composite à fibres végétales." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI016.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est la caractérisation du comportement mécanique et de l’endommagement d’un composite tissé jute/polyester. Les fibres végétales constituent en effet une alternative écologique intéressante à l’utilisation des fibres synthétiques, en particulier les fibres de verre qui sont les plus utilisées pour les pièces composites de grande diffusion. Le composite est développé au sein du laboratoire LMNM à l’IOMP, Sétif, Algérie. Deux orientations ([0]8 et [+45/-45]2S) sont considérées. La caractérisation mécanique est effectuée en traction et compression monotones ainsi qu’en fatigue cyclique. Les caractérisations mécaniques et microstructurales sont réalisées au sein du laboratoire MATEIS. L’étude de l’endommagement des composites est réalisée en combinant cinq techniques : l’évolution des paramètres mécaniques via des essais cyclés et de fatigue, la microscopie, l’émission acoustique (EA), la corrélation d’images et la micro-tomographie RX. L’étude de l’évolution des paramètres mécaniques accompagnée de l’analyse globale de l’EA fournit des premiers indicateurs quant au développement de l’endommagement lors des essais. Les analyses microstructurales permettent d’identifier finement les différents mécanismes d’endommagement qui surviennent lors des sollicitations mécaniques (décohésions fibre/matrice, fissurations matricielles et rupture de fibres). Pour la segmentation des signaux d’émission acoustique en traction et en compression monotones, une classification non-supervisée est utilisée en mettant l’accent sur le choix des descripteurs et sur la labellisation des classes obtenues. Des essais de traction instrumentés par corrélation d’images ainsi que des essais de traction in-situ sous tomographe permettent d’identifier la chronologie d’apparition de l’endommagement. Ces résultats permettent également de labelliser les classes obtenues. Les signaux labellisés servent ensuite à créer une bibliothèques pour identifier la chronologie d’évolution des modes d’endommagement en fatigue cyclique réalisée par classification supervisée. Enfin, toutes ces analyses ont permis d’établir des scénarios d’endommagement pour les différents modes d’endommagement et pour les deux orientations. Il est ainsi possible de reconsidérer l’élaboration pour optimiser les propriétés mécaniquesThe objective of this thesis is the characterization of the mechanical behavior and the damage of a woven jute / polyester composite. natural fibers are indeed an interesting ecological alternative to synthetic fibers, in particular glass fibers which are the most used for composite manufacturing. The studied composite is developed in the LMNM laboratory at IOMP, Sétif, Algeria. Two fibre orientations ([0] 8 and [+ 45 / -45] 2S) are considered. The mechanical characterization is carried out in monotonic tensile and compression as well as in cyclic fatigue. Mechanical and microstructural characterizations are carried out in the MATEIS laboratory. The study of the damage is carried out by combining five techniques: the evolution of mechanical parameters via cyclic and fatigue tests, microscopy, acoustic emission (EA), image correlation and micro- RX tomography. The study of the evolution of the mechanical parameters combined with the global analysis of the AE provides first indicators concerning the development of the damage during the tests. Microstructural analyzes allow to finely identify the damage mechanisms that occur during mechanical tests (fiber / matrix decohesions, matrix cracks and fiber breakage). For the segmentation of acoustic emission signals in monotonic tests, an unsupervised classification is used, emphasizing the choice of descriptors and the labeling of the classes obtained. Tensile tests instrumented by image correlation as well as in situ tensile tests under tomography allow to identify the chronology of appearance of the damage. These results are also used to label the obtained classes . The labeled signals are then used to create a library to identify the chronology of evolution of the modes of damage in cyclic fatigue achieved by supervised classification. Finally, all these analyzes made it possible to establish damage scenarios for the different damage modes and for the two orientations. It is thus possible to reconsider the development to optimize the mechanical properties
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Toubal, Lotfi. "Approches analytique et expérimentale de l'endommagement par fatigue d'un composite carbone/epoxy." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30231.
Full textAbstract:
Le phénomène de fatigue est aujourd'hui plus actuel que jamais car le concepteur ne peut plus se permettre d'appliquer à ses calculs un coefficient de sécurité généreux. Hier peu dangereux, le phénomène de fatigue devient ainsi un des principaux facteurs de dimensionnement. C'est ce qui explique l'intérêt croissant des industriels vis-à-vis de la recherche en fatigue. Ce travail a été financé par une allocation MNER dans le cadre d’un partenariat avec la Société Turbomeca-Bordes (groupe Snecma) pour étudier le comportement d’un composite (Tissu carbone/époxy) utilisé dans la confection des structures dans le domaine aéronautique. Pour anticiper l’apparition de problèmes de tenue mécanique et de durée de vie sur le matériau utilisé, plusieurs types d’essais ont été menés : en traction (instrumentée par des caméras CCD et par ESPI) pour déterminer les propriétés élastiques et à rupture du matériau, en fatigue (instrumentée par caméra infrarouge) pour déterminer un critère d’endommagement. L’ensemble des résultas issus des essais a été comparé à des simulations numériques ce qui a permis de juger de la validité des hypothèses retenues dans le cadre de cette rechercheFatigue failure is by far the most common type of failure in service loading of structural materials, including composites. The phenomenon of fatigue becomes thus one of the principal factors of dimensioning. It is what explains the interest of the industrialists with respect to research in fatigue. This work was financed by an allowance MNER. The origin of this study lies within the framework of an industrial agreement to study the behaviour of composite materials (carbon/epoxy) used in structural work in the field of aeronautics. In order to anticipate possible problems of mechanical resistance and life span on these materials, a series of static fatigue tests and finite element studies have been planned. In traction (instrumented by cameras CCD and ESPI) to determine the elastic properties and the stresses with rupture of material, in fatigue (instrumented by infra-red camera) to determine a criterion of damage. The whole of resulted resulting from the tests was compared with numerical simulations, they presents a good correlation, which made it possible to judge validity of the assumptions retained within the framework of this research
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Trejo, O'Reilly José Antonio. "Synthèse d'agents de couplage, réactions de greffage en surface de fibres cellulosiques et propriétés d'interface fibres-matrices dans des matériaux composites à base de polystyrène." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0019.
Full textAbstract:
L’objectif principal de ce travail est la modification chimique des fibres cellulosiques, afin d'améliorer leurs propriétés interfaciales lors de leur utilisation comme renforts dans des matériaux composites à matrice polymère organique (polystyrène). La synthèse d'un nouvel agent de couplage pour le système cellulose-polystyrène a été entreprise par la voie de copolymérisation cationique. Une caractérisation complète de cet agent de couplage a été faite par ftir, analyse élémentaire, #1h-nmr, calorimétrie différentielle (dsc) et chromatographie par exclusion stérique (ces). La réactivité de ce copolymère a été vérifiée vis-a-vis des oh et des amines primaires par ftir. Les caractéristiques essentielles pour pouvoir l'utiliser comme agent de couplage sont : une bonne miscibilité avec le polystyrène (matrice), de longues chaînes (mn 20000) et la présence des groupements réactifs (isocyanates) sur la chaîne polymère. A titre comparatif, d'autres agents de couplage ayant des structures et des masses différentes ont été utilisés. Deux d'entre eux portent des anhydrides comme fonctions réactives vis-à-vis de la cellulose. La modification chimique des charges cellulosiques a été vérifiée par ftir, analyse élémentaire, microscopie a balayage (meb). De plus, l'énergie de surface des diverses dérives cellulosiques a été mesurée par goniométrie (angle de contact) et chromatographie inverse (igc). L’imperméabilisation des surfaces cellulosiques vis-à-vis des liquides polaires a été vérifiée. L’adhésion (cisaillement interfacial) entre la cellulose et le polystyrène a été mesurée par des techniques micromécaniques sur composites monofilamentaires. Les techniques utilisées ont été la multifragmentation et le déchaussement ('pull-out'). POUR LES COMPOSITES A BASE DE FIBRES CELLULOSIQUES COURTES, L'EFFET DU RENFORCEMENT A ETE VERIFIE A L'AIDE DE LA SPECTROSCOPIE DYNAMIQUE (DMA). LES PARAMETRES SUIVANTS ONT ETE ETUDIES : TAUX DE RENFORT ET FACTEUR DE FORME (LONGUEUR/DIAMETRE). LE MODELE D'HALPIN-KARDOS REPRESENTE CORRECTEMENT LE COMPORTEMENT DE NOS MATERIAUX.
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Deng, Yuanming. "Study on RAFT polymerization and nano-structured hybrid system of POSS macromers." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00770668.
Full textAbstract:
This work is generally aimed to synthesize POSS based BCPs via RAFT polymerization, to study their self-assembly behaviors, to research on the effect of POSS self-assembly structure on the bulk properties and to prepare nanostructured hybrid epoxy via self-assembly of POSS based copolymer. In Chapter1, We studied the RAFT polymerization of POSS macromers and capable to synthesize well defined POSS based BCPs with high POSS fraction and different topology such as AB，BAB and (BA)3. The vertex group and the morphology effect on thermo-mechanical properties of POSS based BCPs as well as the structure-property relationship was investigated. Dispersion RAFT polymerization in apolar solvent was applied and various aggregates with different morphology in Chapter2. Cooling induced reversible micelle formation and transition was found and the pathway selection in vesicle formation was investigated. Nano-construction of O/I hybrid epoxy materials based on POSS based copolymers was investigated in Chapter4. The effect of functional group content on miscibility of POSS based statistic copolymer and epoxy was investigated. A novel method to nanostructure epoxy hybrid involving self-assembly of POSS based BCPs in epoxy was presented. High homogeneity and well size/morphology control of core-corona structure containing rigid POSS core and soluble PMMA corona in networks were obtained.