Dissertations / Theses: 'Composites à Matrice Polymère (CMP)'

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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.

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Abstract:

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 fabrication
This 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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Chabert, Emmanuelle. "Propriétés mécaniques de nanocomposites à matrice polymère : approche expérimentale et modélisation." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0011/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse présente une analyse des propriétés mécaniques de nanocomposites à matrice polymère. Il s'agit d'examiner le rôle de chacun des constituants : la matrice, la charge renforçante et l'interphase (particule-matrice, particule-particule). Nous nous sommes tout d'abord attachés à expliciter, sous forme simple et unifiée, l'approche moléculaire développée au laboratoire GEMPPM (" quasi point defect theory ") destinée à décrire le comportement des polymères amorphes (ou matrice) autour de la transition vitreuse. Une méthodologie originale de détermination des différents paramètres physiques a été proposée et validée sur deux homopolymères amorphes (PET, PMMA) et sur un copolymère statistique (P(S-ABu)). Ensuite, nous avons étudié l'effet du greffage du tensioactif sur les propriétés mécaniques des films de latex. La comparaison de systèmes modèles avec tensioactif greffé et non greffé a montré que l'effet du greffage du tensioactif est faible aux petites et grandes déformations. Par contre, la nature du tensioactif peut éventuellement affecter la morphologie de latex structurés plus complexes, et par conséquent, les propriétés mécaniques des films. Enfin, la dernière partie a été consacrée à l'effet de la présence de charges renforçantes sphériques de taille submicronique. Nous avons étudié le rôle de différents paramètres (fraction volumique, nature de la charge (organique ou minérale), interactions renfort/renfort) sur les propriétés mécaniques élastiques. Pour les modéliser, nous avons développé une approche numérique discrète prenant en compte la microstructure et le contact local renfort/renfort et matrice/renfort. En faisant varier les caractéristiques du contact, on peut ainsi rendre compte des différents résultats expérimentaux de part et d'autre du seuil de percolation géométrique. Finalement, l'analyse des propriétés mécaniques en traction a suggéré que le réseau de charges est détruit dès les premiers pour-cent de déformation
This work aims to analyse the mechanical properties of polymer based composites reinforced by spherical nanofillers. The role of each component has been investigated: the polymer matrix, the filler and the interphase (matrix-filler, filler-filler). Firstly, the mechanical behaviour of polymer has been analysed through the molecular approach (“quasi point defect theory”) developped in GEMPPM laboratory. Based on an new formalism, a original method leading to the determination of physical parameters has been proposed. We have then validated this method for various polymers (PMMA, PET and P(S-ABu)). In a second step, the effect of grafted reactive surfactant on mechanical properties of latex films has been investigated. The comparison of self made model systems with grafted and non grafted surfactant has suggested that the grafting of surfactant affects slightly both the small and the large mechanical properties of latex films. On the contrary, the nature of the surfactant might affect the microstructure of complex latex, and in this way their mechanical properties. The last part is devoted to the effect of nanofillers. We have studied the role played by different parameters (concentration, filler nature (organic or mineral), filler/filler interactions) on the elastic mechanical properties. To model these properties, we have developped a discrete numerical approach taking into account the microstructure and the local contact (filler-filler and matrix-filler). The variation of contact caracteristics has thus enabled us to describe the different experimental results below and above the geometric percolation threshold. Finally, the analysis of tensile strain properties has suggested a rupture of the filler network from the first percent of elongation

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Guigon, Camille. "Vieillissement par cyclage thermique de composites interlocks 3D à matrice polymère." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0004.

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Abstract:

L’introduction des composites dans des pièces structurelles critiques pour les aéronefs représente une réelle rupture technologique et nécessite des études spécifiques afin de maîtriser leur comportement et leur durabilité. Ce travail a pour objectifs de caractériser et de comprendre les mécanismes de vieillissement de composites interlock 3D à fibres de carbone et à matrice polymère lorsqu’ils sont soumis à des cycles thermiques.Dans ce but, un essai de cyclage thermique (-55°C/120°C), dont l’environnement thermique et gazeux est totalement maitrisé, a été mis en place pour le vieillissement d’échantillons composites représentatifs du motif interlock élémentaire. L’analyse des mécanismes de dégradation induits a été réalisée grâce i/ à la mise au point d’une méthode de caractérisation quantitative 3D de l’évolution des microfissures au cours du cyclage, basée sur des observations par microtomographie RX et sur le développement d’une procédure de traitement d’images spécifique, ii/ au développement d’un essai de cyclage thermique in situ synchrotron couplé à une technique de corrélation d’images volumiques 3D, et iii/ à des simulations par éléments finis prenant en compte l’architecture réelle des échantillons à l’échelle mésoscopique et le comportement thermo-viscoélastique de la matrice.Les résultats obtenus mettent en évidence des couplages thermo-chimio-mécaniques complexes,qui s’expriment à travers quatre paramètres influents : le temps (et le nombre de cycles),l’architecture de l’interlock, la ténacité de la matrice et sa sensibilité à la thermo-oxydation
The introduction of composite materials in critical structural parts for aircrafts represents a real technological breakthrough and requires specific studies to understand their behavior and durability. This work aims to characterize and understand the ageing mechanisms incarbon/epoxy 3D interlock composites when they are submitted to thermal cycling.For this purpose, a thermal cycle test (-55°C/120°C), whose heat and gaseous environment istotally mastered, was set up for the ageing of composite samples of elemental interlock pattern dimensions. Analysis of induced degradation mechanisms was achieved by i/ the development ofa 3D quantitative characterization method of the evolution of microcracks during cycling, basedon observations by microtomography RX and the development of a specific image processing procedure, ii/ the development of an in situ thermal cycle test under synchrotron light, coupled to a digital volume correlation technique, and iii/finite elements simulations taking into account the actual mesoscopic architecture of the samples and the thermo-viscoelastic behavior of thematrix.The results reveal complex thermo-chemo-mechanical couplings that are linked to four important parameters: time (and the number of cycles), the interlock architecture, the matrix toughness andits sensitivity to thermo-oxidation

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Pubellier, Pierre. "Influence de charges micrométriques sur le vieillissement de composites à matrice polymère." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1177/document.

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Abstract:

La compréhension des phénomènes de vieillissement dans les élastomères réticulés chargés par des particules inorganiques est primordiale pour proposer un critère de fin de vie aux câbles électriques en usage au sein des centrales nucléaires. En effet, la gaine isolante de ces câbles met en jeu une matrice élastomère formulée par différents adjuvants et charges. Une quantité importante de particules inorganiques, du tri-hydrate d’aluminium (ATH), est usuellement introduite au sein de la matrice afin de lui conférer des propriétés anti-feu satisfaisantes. Les particules utilisées sont de taille micrométrique et du fait de la faible surface de contact polymère / charge intrinsèque aux microcomposites, l’ajout d’ATH est supposé n’impliquer aucune modification des mécanismes de vieillissement de la matrice. Or, des travaux récents ont mis en évidence un comportement au vieillissement thermique différent entre une matrice d’EPDM (élastomère à base d’unités éthylène, propylène et diène) chargée par des particules d’ATH micrométriques et la même matrice, sans ATH.L’objectif de cette thèse est de renseigner plus en détail l’effet du vieillissement thermo- et radio-oxydatif sur une matrice d’EPDM chargée par des particules d’ATH et de mieux comprendre les modifications observées. L’influence de paramètres physico-chimiques importants (taux de charges, fonctionnalisation de la surface des charges) sur le comportement en vieillissement sera en particulier abordée. Nous nous sommes, plus précisément, attachés à décrire l’évolution du réseau à l’échelle macromoléculaire, en déterminant les différentes populations du réseau (chaînes élastiquement actives, chaînes pendantes et extractibles) ainsi que la distribution de la densité de réticulation. Ces données ont été obtenues par le biais de la RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) du solide.Les résultats de ces expériences montrent une diminution importante de la période d’induction au vieillissement thermo-oxydatif des matrices d’EPDM lors de l’ajout de particules d’ATH dans le réseau. Cet effet dépend fortement de la quantité de charges ATH introduites et de la fonctionnalisation ou non de leur surface. Lors du vieillissement radio-oxydatif, en revanche, aucune modification des cinétiques de vieillissement n’est observée. La confrontation des données issues des deux types de vieillissement suggère une modification des mécanismes d’amorçage de l’oxydation, dans les réseaux d’EPDM, lorsque ces derniers sont chargés par des particules d’ATH. Le rôle des interfaces charge / matrice semble donc déterminant dans ces modifications
A deep understanding of the ageing behaviour within cross-linked elastomers filled by inorganic particles is a key feature to propose a criterion for the end of life of electric cables in nuclear power plants. Indeed, materials used for wire insulation are usually composed of rubbers designed with several adjuvants and fillers. A significant amount of inorganic particles, such as aluminium trihydrate (ATH), is usually incorporated with the polymer matrix in order to achieve satisfactory fire-retardant properties. The ATH particles used are characterized by a micrometric-size and due to the weak polymer / filler contact area involved in such composites, the ageing mechanisms of the polymer matrix are expected to be essentially unchanged compared to the ones involved in the unfilled matrix. However, recent studies pointed out some differences in the thermal-ageing mechanisms between a cross-linked EPDM rubber (elastomer based on ethylene, propylene and diene units) filled by micrometric ATH (aluminium trihydrate) particles and the corresponding unfilled cross-linked EPDM.In that respect, this work aims at investigating the extent of generality of the above-mentioned filler effect on both thermo- and radio-oxidative ageing behaviour of an EPDM matrix filled by ATH particles. In particular, the influence of both filler content and filler surface functionalization is investigated. A special attention was paid to the evolution of the network at the macromolecular scale by determining the fraction of the various network components (elastically active chains, dangling chains and extractibles) as well as the cross-link density distribution. Such information have been derived using solid-state NMR (Nuclear Magnetic Resonance).The results obtained evidence a significant decrease of the thermal-ageing induction period for the EPDM network filled by ATH particles. This effect display a strong dependence with the amount and the surface functionalization of the ATH particles. However, no modifications of the oxidation kinetics may be observed under radio-chemical ageing. The comparison between the results suggests a possible modification of the oxidation initiation mechanisms within EPDM networks filled by ATH particles. Therefore, interfacial areas should play a great role in the observed modifications

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Droulas, Jean-Luc. "Chimie interfaciale des systèmes métal - polymère." Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10082.

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Abstract:

L'etude des premiers stades de la metallisation de differents polymeres a ete effectuee par evaporation thermique et pulverisation ionique du metal in situ. La spectroscopie esca et la microscopie afm ont permis d'etudier la chimie interfaciale et la morphologie du depot. L'evaporation d'or (sur ps et pet) et d'aluminium (sur ldpe, pp, ps, pet, peek, pva et ldpe traite par plasma micro-ondes d'oxygene) induisent respectivement la formation d'interfaces chimiques instables, et l'apparition de complexes interfaciaux de transfert de charge du type carbone-oxygene-aluminium (sauf avec le ldpe et le pp). La pulverisation ionique d'or (sur ps et pet) et d'aluminium (sur ldpe, ps, pet et ldpe traite par plasma micro-ondes d'oxygene), montrent la cassure de liaisons c-c et/ou c-h des chaines polymeriques, et la constitution d'interfaces chimiques (liaisons metal-carbone et metal-oxygene-carbone) selon une interaction due a l'energie des atomes incidents. Dans les deux cas, evaporation et pulverisation, un modele d'interaction est propose (avec les polymeres insatures et oxygenes), base sur les proprietes acido-basiques (au sens de lewis) des deux partenaires. Les etudes afm des surfaces apres depot ont revele une progression du film en ilots d'atomes volumineux et disperses par evaporation, tandis que la pulverisation donne lieu a une plus grande densite surfacique en ilots metalliques

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Dalmas, Florent. "Composites à matrice polymère et nano-renforts flexibles : propriétés mécaniques et électriques." Phd thesis, Grenoble INPG, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012111.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la mise en œuvre, la caractérisation microstructurale et l'étude des propriétés macroscopiques de matériaux nanocomposites à matrice polymère (un latex filmogène) renforcée par des nanofibres flexibles à haut facteur de forme. En étudiant deux types de renforts (les nanotubes de carbone et les nanofibrilles de cellulose) et en utilisant deux procédés différents pour l'élaboration des composites, ce travail a permis de mieux comprendre le rôle que jouent les enchevêtrements entre nanofibres et la nature de leurs interactions dans ce type de matériaux. Les propriétés mécaniques aux faibles et grandes déformations, et, dans le cas des renforts nanotubes de carbone, les propriétés élecriques ont été analysées. Une approche de modélisation basée sur la discrétisation des fibres dans un volume représentatif, a permis de discuter l'influence de la tortuosité des fibres et des propriétés électriques des contacts entre fibres sur la percolation électrique.

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Frada, Jean-Michel. "Contribution à l'étude des multimatériaux acier-polymère-acier : caractérisation chimique et structurale des interphases dans des systèmes métal-oxyde-polymère." Nancy 1, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1992_0408_FRADA.pdf.

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Abstract:

Le matériau qui constitue le support de notre étude est un composite à structure sandwich acier-polymère-acier, élaboré par SOLLAC, dont la propriété essentielle est l'amortissement des vibrations sonores. Ce composite procure un confort acoustique recherché par l'industrie automobile. Afin d'obtenir un assemblage performant, il faut maîtriser une famille de paramètres dont le plus important est peut-être la durabilité du joint. Il ressort clairement de nos travaux que les produits acides de la dégradation thermique des polymères comme EVA (copolymère thermoplastique polyéthylène-acétate de vinyle), engendrent des réactions avec les métaux ou leurs oxydes. Les produits de réaction les plus caractéristiques sont des "chélates", acétates métalliques. La stabilité de ces phases devient alors le facteur déterminant la durabilité du composite. Les phases insolubles dans l'eau comme l'oxyacétate de chrome peuvent expliquer le rôle favorable du chrome sur l'adhérence métal-polymère, en milieu humide. A contrario, les sels solubles comme l'acétate de fer semblent être à l'origine des décohésions rapides observées. Des traitements du polymère (ajouts basiques comme l'urée) ou de l'acier (nickelage) parviennent à modifier ces réactivités. Les structures des complexes déterminées par diffraction X suggèrent l'existence d'interactions entre le complexe et les métaux ou leurs oxydes, et entre le complexe et les polymères.

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Lafabrier, Aurore. "Etude de l'adhérence de revêtements poudre appliqués sur substrats composites à matrice polymère." Thesis, Toulon, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUL0017.

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Abstract:

Sur de nombreuses pièces et structures, la peinture garantit une protection de surface et assure l'esthétique du produit final. Cependant, l'arrivée de nouvelles directives visant à réduire les sources de rejets majoritaires de Composés Organiques Volatiles (COV) incite les industriels à s'orienter vers des technologies alternatives aux peintures solvantées classiques, telles que les revêtements poudres. Dans le cas d'un substrat non-conducteur thermosensible, cette substitution implique de développer de nouvelles méthodes de mise en œuvre et d'en optimiser les paramètres.Ce travail de thèse vise à maîtriser l'adhérence et à comprendre les phénomènes d'adhésion de peintures poudre sur substrats composites à matrice organique, d'un point de vue physico-chimique. Notre travail s'est articulé autour d'une peinture poudre et de deux substrats composites dont l'un possède une matrice thermodurcissable (époxy) et l'autre une matrice thermoplastique (PEEK).Dans un premier temps, nous avons analysé l'influence des conditions de mise en œuvre sur l'interface substrat époxy/revêtement, afin de déterminer quel procédé favorise le plus l'adhérence entre la méthode "fond de moule" et l'application directe. Nous nous sommes, ensuite, intéressés à la durabilité de ces systèmes revêtus lors d'un vieillissement hygrothermique. Enfin, nous avons étudié l'effet des traitements plasmas atmosphérique et basse pression sur l'adhérence entre le revêtement poudre et le substrat à matrice PEEK
On many products and structures, the painting ensures surface protection and provides aesthetic of final product. However, the new guidelines to reduce the main release's sources of Volatile Organic Compounds (VOCs) incite the industrials to use alternative to usual solvent-based paints such as powder coatings. In the case of non-conductive and heat-sensitive substrate, this substitution involves the development of new processes and the optimization of their parameters.This thesis is about controlling adhesion and understanding the adhesion of powder coatings on organic matrix composites substrates, on a physico-chemical point of view. Our work focus on a powder coating and two substrates, one containing thermosetting resin (epoxy) and the other a thermoplastic resin (PEEK) .As a first step, we analyzed the influence of the characteristic of the process on the epoxy substrate/coating interface to determine which one promotes the best adhesion between the "in mold-coating" and direct application. Then we studied the durability of these coated systems in a hydrothermal aging. Finally, we studied the effect of atmospheric plasma treatment and low pressure plasma treatment on the adhesion between powder coating and PEEK matrix substrate

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Boudenne, Abderrahim. "Étude expérimentale et théorique des propriétés thermophysiques de matériaux composites à matrice polymère." Paris 12, 2003. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002111180204611&vid=upec.

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Abstract:

Ce travail porte sur l’étude expérimentale et théorique des propriétés thermophysiques de composites constitués de charges d’aluminium (Al) et de cuivre (Cu) dispersées dans une matrice polypropylène (PP). Le travail présenté est consacré dans un premier temps à l’amélioration d’un dispositif expérimental de mesure simultanée de la conductivité et de la diffusivité thermique. La caractérisation d’échantillons connus nous a permis de valider cette méthode de mesure. Par la suite, différents composites PP/Cu et PP/Al ont été réalisés pour diverses concentrations et granulométries de charges. Des mesures de chaleur spécifique, de conductivité et de diffusivité thermique de ces composites ont permis de mettre en évidence l’effet de la taille et de la concentration en charges sur leur comportement thermophysique
This work is devoted to the experimental and theoretical study of thermophysical properties of polymer matrix composites containing aluminium (Al) and cooper (Cu) powders dispersed in a polypropylene (PP) matrix. The first objective was the improvement of a simultaneous thermal conductivity and diffusivity measurement method. The characterisation of reference samples allowed the validation of the measurement protocol. Thereafter, several PP/Cu and PP/Al composites were achieved for various concentrations and particles sizes. Measurements of specific heat, thermal conductivity and diffusivity of theses composites showed the effect of concentration and particle size effect on the thermophysical behaviour of these composites

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Lachi, Mohand Tayeb. "Fluage en torsion de composites à renforts filamentaires et matrice polymère : influence de l'humidité." Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10237.

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Abstract:

Cette etude se situe dans le contexte general de la caracterisation du comportement en cisaillement de composites a fibres de carbone ou verre et matrice polymere. Les eprouvettes parallelepipediques a fibres longitudinales ou transverses sont soumises a des essais de fluage en torsion aux differents taux d'humidite relative 0, 60, 80 et 96% a la temperature constante de 60#c. Une etude introductive rappelle le probleme de la caracterisation des proprietes de cisaillement et les bases theoriques du probleme de torsion. Les phenomenes d'absorption d'eau des composites a matrice organique sont egalement presentes. La conception et la realisation des machines d'essais de fluage en torsion simples peu encombrantes et de cout de fabrication raisonnable sont ensuite decrites. Ces machines permettent d'effectuer des essais en parallele dans les enceintes de conditionnement. Les cinetiques d'absorption d'eau sont modelises a priori par la loi de fick. Le choix d'un barreau composite de section droite carree a fibres longitudinales ou transverses permet en principe de determiner les diffusivites effectives suivant les trois directions x, y et z de l'eprouvette. Trois composites a matrice polymere ont ete etudies: deux materiaux a base de fibres de verre e unidirectionnelles et tissees et un materiau a fibres de carbone unidirectionnelles. L'absorption d'eau suivant la direction des fibres est en general plus rapide que suivant la direction transverse, on caracterise ainsi l'anisotropie de la diffusion macroscopique des composites unidirectionnels. De plus les diffusivites experimentales du composite renforce par un tissu d verre equilibre sont pratiquement independantes des humidites relatives et de l'orientation chaine et trame. Les essais de fluage d'echantillons satures, testes a differents couples, permettent l'etude de la variation de la complaisance de cisaillement dans le temps en fonction de la quantite d'eau absorbee. Les courbes de complaisance les plus marquantes sont celles des echantillons verre/epoxyde conditionnes a 80 et 96% hr ou l'on met en evidence la grande sensibilite du comportement en cisaillement a la concentration en eau. En outre l'endommagement observe des echantillons a fibres longitudinales se traduit par des fissures longitudinales suivant la direction des fibres alors que les transverses se rompent en traction transverse. Enfin, les courbes maitresses obtenues et la courbe d'evolution du facteur de glissement en fonction de la concentration en eau permettent raisonnablement de prevoir le comportement du materiau dans un large domaine temps-concentration en eau

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De, Rancourt Yoann. "Dispersion de charges d'oxydes de terres rares, Er2O3 et Pr6O11, dans une matrice polymère." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20202.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l'incorporation de charges minérales d'oxyde d'erbium, Er2O3, et d'oxyde de praséodyme, Pr6O11, dans une matrice polymère de type élastomère, ceci dans le cadre d'un projet industriel de remplacement du plomb dans des équipements de radioprotection. L'objet de cette thèse était d'améliorer la dispersion des charges au sein de la matrice par le biais de procédés de traitements chimiques de ces particules. Divers types de fonctionnalisations de surface ont été employés afin de compatibiliser celles-ci avec une matrice organique, notamment par greffage de composés de type acides phosphoniques. Plusieurs acides phosphoniques ont ainsi pu être utilisés avec succès pour la fonctionnalisation des deux types de charges. La caractérisation de ces différentes fonctionnalisations représente une part importante de ce projet. Des techniques d'analyse innovantes, aussi bien directes qu'indirectes ont été employées dans ce but, à savoir de la Py-GC/MS pour la détection des composés ancrés à la surface des charges, de la fluorescence X et de la spectroscopie infrarouge dans un objectif de quantification, mais aussi des études cinétiques de sédimentation des charges dans un milieu liquide organique. Finalement, des composites ont pu être obtenus par mélange des charges, traitées et non traitées, avec une matrice polyuréthane. Des essais de traction ont permis de montrer clairement une amélioration des propriétés mécaniques de certains des composites, grâce à la fonctionnalisation des charges par les acides phosphoniques
This thesis focuses on the incorporation of mineral fillers of erbium oxide, Er2O3, and praseodymium oxide, Pr6O11, in an elastomeric polymer matrix, in the context of an industrial project to replace the lead in radiation protection equipment. The actual purpose of this thesis was to improve the dispersion of the fillers in the matrix through chemical treatment processes of these particles. Various types of surface functionalization were used to compatibilize them with an organic matrix, in particular by grafting compounds such as phosphonic acids. Hence, several phosphonic acids have been successfully used for the functionalization of both types of fillers. The characterization of these functionalizations is an important part of this project. Innovative analysis techniques, both direct and indirect have been used for this purpose, namely Py-GC/MS to detect the chemical compounds anchored to the surface of the fillers, X-ray fluorescence and FTIR spectroscopy with a quantification target, but also a study of sedimentation kinetics of the fillers in an organic medium. Finally, composites were obtained by mixing the fillers, untreated and treated, with a polyurethane matrix. Tensile tests have clearly shown an improvement of mechanical properties for some of the composites, due to the functionalization of the fillers by phosphonic acids

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Saktoun, El Mostapha. "Etude de la morphologie de composites à matrice polymère thermoplastique par microscopie électronique en transmission." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30170.

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Abstract:

Grace a la microscopie electronique en transmission, utilisee a haute tension en fond noir, la morphologie de composites a matrice polymere thermoplastique a ete decrite a l'interface en fonction des parametres thermiques de mise en uvre et de l'etat de surface des fibres. La morphologie du poly ether ether cetone (peek) - fibre de carbone depend essentiellement de la temperature de maintien a l'etat fondu. Lorsque cette temperature s'eleve, les entites cristallines prennent des formes d'eventails de plus en plus grands et de plus en plus ouverts jusqu'a la forme spherolitique. En meme temps, la rugosite ou l'ensimage de la fibre deviennent plus influents. Des cristallisations demarrent a la surface de la fibre. La rugosite des fibres a ete etudiee par microscopie a effet tunnel. Dans le composite poly ethylene terephtalate (pet) - fibre de verre, le cisaillement de la fibre au cours de la cristallisation produit une zone transcristalline le long de la fibre. L'ajout d'agents nucleants dans la matrice (talc, benzoate de sodium) augmente la densite des entites cristallines et diminue leur taille. Des observations de poly surfure de phenylene (pps) - fibre de carbone, en microscopie a lumiere polarisee montrent que des zones transcristallines se developpent apres un maintien a l'etat fondu a haute temperature

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Lasri, Larbi. "Modélisation macromécanique et micromécanique de l'usinage des composites à matrice polymère et fibres longues." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005643.

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Abstract:

l'usinage des matériaux composites à matrice polymère et fibres longues induit souvent dans la pièce usinée des endommagements subsurfaciques comme la fissuration de la matrice, la rupture de la fibre et/ou le délaminage intralaminaire. Dans ce travail de thèse, deux approches numériques ont été développées pour analyser les aspects micromécaniques et maromécaniques du processus d'usinage. Dans l'approche micromécanique, le matériau est supposé contenir deux phases en liaison parfaite, la fibre et la matrice. Les résultats montrent que les caractéristiques propres à chacun de ces constituants jouent un rôle déterminant dans la reproduction de la formation du copeau, des efforts de coupe et de l'endommagement induit par l'usinage. Dans l'approche macromécanique, le matériau est considéré comme homogène équivalent. Deux schémas numériques ont été choisis pour intégrer le concept de chute de rigidités dans la loi de comportement du matériau usiné. Un premier schéma implicite a été réalisé avec le code ABAQUS standard via la subroutine USDFLD pour suivre l'initiation et la progression du processus d'endommagement dans la structure composite. Un second schéma explicite a été adopté et implémenté via une subroutine VUMAT pour analyser l'effet des conditions de coupe sur le procédé d'usinage. les résultats en termes d'efforts de coupe, de mécanismes physiques régissant la formation du copeau et d'évolution de l'endommagement montrent une bonne concordance avec les essais expérimentaux. il a été montré dans cette étude que l'orientation des fibres et l'acuité de l'arête de coupe sont les principaux paramètres influençant l'usinage des matériaux composites à matrice polymère et fibres longues

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Gabet, Yann. "Étude et optimisation des interfaces fibre-matrice polymère de composites structuraux à base thermoplastique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1244/document.

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Abstract:

Ces travaux de thèse portent sur l’étude et l’optimisation des propriétés interfaciales verre/PA 6-6 pour la conception de matériaux composites de structure. Une méthode visant à nettoyer et réactiver la surface du verre a dans un premier temps été développée. Elle permet de travailler avec des substrats de type fibres ou substrats modèles (plaques de verre) et d’obtenir des surfaces « contrôlées » avant l’application de nouveaux revêtements. La maîtrise de l’interface entre renfort et matrice nécessite l’optimisation de l’ensimage, dont les principaux constituants sont des agents filmogènes et des agents de couplage. Au cours de ce travail, nous avons donc étudié les propriétés thermiques, mécaniques et de surface des nouveaux revêtements appliqués sur les substrats de verre. Différents agents filmogènes, sélectionnés pour être compatibles avec les conditions de mise en oeuvre du PA 6-6, ainsi que deux agents de couplages usuels ont été étudiés. Par le choix d’une large gamme de familles d’agents filmogènes, nous avons montré que l’utilisation d’un agent filmogène de composition chimique proche de celle de la matrice permet d’atteindre de meilleures propriétés interfaciales. L’augmentation de la rugosité de surface du revêtement contribue également à cette amélioration. Le greffage des agents de couplage sur le verre s’est révélé bien plus efficace avec un traitement thermique à 150°C qu’à 110°C et un effet de synergie a pu être observé lors de leur association avec un agent filmogène. L’utilisation d’agents filmogènes à haute résistance thermique a permis d’obtenir des propriétés interfaciales très intéressantes, renforcées pour certains systèmes par l’ajout de nanoparticules. Enfin, afin d’accéder à une estimation de la ténacité de l’interface, un test de DCB en mode I a été adapté à notre problématique. Les résultats obtenus ont été complémentaires à ceux obtenus par les tests du plot et de la microgoutte
This work is devoted to the study and optimisation of glass/PA 6-6 interfacial properties for the conception of structural composite materials. A method to clean and reactivate glass surface was first developed. It allowed us to work with glass fibres and model substrates (glass plates), aiming to get controlled surfaces before the application of new coatings. Controlling the interface between the reinforcement and the matrix requires the optimisation of the sizing, which is mainly composed of film formers and coupling agents. This study consisted in the characterisation of thermal, mechanical and surface properties of the new coatings applied to the glass substrates. Different film former bases, selected for their compatibility with the processing conditions of PA 6-6, and two usual coupling agents were studied. This work allowed to identify different parameters that play a role in the improvement of interfacial properties. By working with a wide range of film formers, we could show that the use of a film former with close chemical composition from the matrix allows to reach better interfacial properties. Increasing the surface roughness of coatings also participates in this improvement. The grafting of coupling agents was more efficient after 150°C thermal treatment than 110°C, and a synergistic effect was obtained by their association to a film former. The use of film formers with high thermal resistance provided very interesting interfacial properties, also improved, for some, by the addition of silica nanoparticles. Finally, DCB mode I mechanical test was adapted to our system, allowing to estimate the fracture toughness of the glass/PA 6-6 interface which is a complementary result to the estimation of the adhesion force measured by pull-off and pull-out tests

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Galicia, Alberto. "Matériaux composites : association de gels polymères et de nanoparticules magnétiques." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066377.

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Chapelle, Éric. "Analyse de la résistance thermique d'interface entre inclusion et matrice dans les matériaux composites bons conducteurs de chaleur : application aux matériaux composites à matrice polymère ou métallique." Nantes, 2008. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=31e01db6-b585-44d2-9b67-f64d19e00022.

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Abstract:

Cette étude concerne l’analyse des transferts thermiques au sein de matériaux composites à matrice polymère ou métallique rendus bons conducteurs de chaleur par l’ajout d’inclusions conductrices. Un des points clés de leur élaboration est la maîtrise de la résistance thermique d’interface Ri entre inclusion et matrice. Cependant, les mesures locales de Ri constituent toujours un challenge en raison des faibles sensibilités à Ri et de la faible taille des inclusions. Un dispositif de mesure de Ri entre des fils tendus de nickel (assimilables à des fibres) de quelques dizaines de microns de diamètre et une matrice polymère a été mis au point. La mesure de la température du fil chauffant associée à un modèle thermique a permis d’obtenir, pour différents diamètres de fil et températures, des valeurs de Ri comprises entre 0,1. 10-5 et 1,7. 10-5 m2K/W et ceci, pour des résines thermodurcissables (époxy) et thermoplastiques (EVA, PP). Certaines mesures de Ri ont été validées en utilisant un modèle thermoélastique. Un second dispositif à micro-échelle a été mis au point dans le but de mesurer Ri entre inclusion et matrice dans un composite en cuivre avec des inclusions sphériques de carbone vitreux. L’excitation thermique est réalisée à l’aide d’un faisceau laser modulé et la température est relevée à l’aide d’une microsonde originale constituée d’un thermocouple semi-intrinsèque. Finalement, une procédure d’estimation utilisant un modèle thermique mono-inclusion a permis d’obtenir une première valeur de Ri de 6,1. 10-5 m2K/W. Une étude numérique 3D en régime périodique établi a de plus été réalisée afin d’étudier l’effet de la proximité d’autres inclusions sur les valeurs de Ri estimées
The addition of thermally conductive particles is an effective way to increase thermal conductivity of polymers or to reduce thermal expansion coefficient of metals. For highly filled composites and therefore for a high effective thermal conductivity, the heat transfer at the matrix/particle interface becomes a key point to obtain further improvement. However the thermal interface resistance Ri between particles and matrix is difficult to measure because of the low sensitivity to Ri and because of the small size of the particles. A setup has been developed to measure Ri between nickel wires (fiber-like particle) of a few tens microns diameter and a polymer matrix. The temperature measurement of the heating wire associated with a thermal model allowed to estimate values of Ri between 0. 1 10-5 and 1. 7 10-5 m2K/W and this for various wire diameters, temperatures and polymer matrix (thermoset: epoxy, thermoplastics: EVA and PP). Some Ri measurements have been validated using a thermo-elastic model. Another method based on a homemade thermal microscope was developed in order to measure Ri between particle and matrix in a copper matrix composite with spherical glassy carbon particles. A 3D numerical model in steady periodic regime was developed to study the effect of other particles in the vicinity on the estimated Ri values. The thermal excitation is performed using a modulated laser beam and the temperature is measured using a novel microprobe which consists of a semi-intrinsic thermocouple. Finally, an estimation procedure using a mono-inclusion thermal model was performed and a first value of Ri of 6. 1 10-5 m2K/W was obtained

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Zenia, Sofiane. "Modélisation numérique de l’usinage des matériaux composites à matrice polymère et fibres longues de carbone." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0126/document.

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Abstract:

La mise en œuvre des matériaux composites, fait souvent appel à des procédés d’usinage conventionnel, comme l’opération de perçage utilisée lors de l’assemblage de structures par rivetage. Ces opérations peuvent générer dans la pièce usinée différents types d’endommagement: arrachement des fibres, rupture de la matrice, délaminage intralaminaire et interlaminaire, dégradation thermique de la matrice, ce qui peut provoquer une baisse des performances mécaniques de la structure. L’objectif de la thèse est de mettre en place un modèle numérique scientifiquement rigoureux pour analyser l’usinage des composites CFRP et prédire les mécanismes d’endommagement induits par l’outil coupant. Ce modèle basé sur une loi constitutive mésomécanique combine l’effet de la chute de rigidité dans le comportement du matériau, la plasticité, l’initiation et l’évolution de l’endommagement durant le processus d’usinage. Ensuite, deux modèles 2D et 3D adoptant un schéma explicite ont été implémentés via la sub-routine VUMAT dans Abaqus. Le délaminage interplis a été pris en considération à l’aide des éléments cohésifs disponibles dans le code ABAQUS/Explicit. Ce travail a permis de reproduire de manière réaliste les opérations de coupe orthogonale et de perçage des composites CFRP en termes de processus de formation du copeau, la prédiction des forces de coupe et celle de l’endommagement induit. Ces études ont montré que l’orientation des fibres et la profondeur de coupe sont les paramètres les plus influents en coupe orthogonale tandis que pour le perçage se sont les vitesses d’avance et la géométrie des outils
The machining of composite materials is often necessary for material removal operations by cutting tools such as drilling. These operations can generate a lot of damage in the machined workpiece (fiber fracture, matrix craking, intralaminar and interlaminar delamination and thermal degradation of the matrix), which can cause a decrease of mechanical performance of the structure. The PhD thesis objective is to set up a reliable accurate model to analyze the machining of CFRP composites and to predict the different damage modes induced by the cutting tool. This model is based on a mesomechanical constitutive law combining the stiffness degradation concept into the material behavior, the plasticity, the initiation and the evolution of the damage during the machining process. Two 2D and 3D models adopting an explicit scheme were implemented in Abaqus/Explicit analysis code through the user subroutine VUMAT. Furthermore, interlaminar delamination is taken into account using the cohesive elements available in the ABAQUS / Explicit code. This work allowed to realistic numerical simulation of orthogonal cutting and drilling operations of CFRP composites in terms of chip formation process, cutting forces prediction and induced damage. These studies have shown that the fiber orientation and the depth of cut were the most influential parameters in orthogonal cutting while for the drilling process, the feed rate and the tool geometry are the most important parameters

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Harizi, Walid. "Caractérisation de l'endommagement des composites à matrice polymère par une approche multi-technique non destructive." Thesis, Valenciennes, 2012. http://www.theses.fr/2012VALE0033.

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Abstract:

Cette étude novatrice consiste à mettre en oeuvre dans un même protocole expérimental, trois techniques de caractérisation non destructive en simultané : l’émission acoustique, la thermographie infrarouge et les ultrasons pour la caractérisation de l’endommagement des matériaux Composites à fibres continues et à Matrice Polymère (CMP) à plis croisés [0/90]S. Chaque technique a permis demontrer sa potentialité à révéler l’endommagement dépendant de ses spécificités intrinsèques. L'émission acoustique a été utilisée sous sa forme classique et couplée avec une classification de données obtenue par les k-means et la carte de Kohonen. La thermographie infrarouge a été étudiée selon ses deux formes passive et active, les méthodes ultrasonores ont été exploitées en termes d’amplitude et de vitesse des ondes longitudinales et des ondes de Lamb respectivement. Il a été montré que l’approche multitechnique adoptée dans ce travail est très intéressante pour obtenir un diagnostic complet sur l’état de santé du matériau au repos et sous différents niveaux de chargement mécanique en traction. Il s’est avéré aussi que l’aspect « complémentarité » entre les trois techniques était plus envisageable que celui de la « redondance ». La fusion des données a été utilisée pour avoir une prise de décision fiable, complète et plus crédible sur les différents mécanismes d’endommagement susceptibles d’apparaître dans un matériau CMP. Ceci n’a été possible que pour les deux techniques d’imagerie, le C-scan ultrasonore et la thermographie infrarouge. En conclusion, les résultats montrent que ces trois techniques sont potentiellement capables de qualifier l’état d’endommagement du matériau, mais qu’elles ne le quantifient pas de la même manière
This innovative study consists to implement in the same experimental procedure three non destructive techniques simultaneously: acoustic emission, infrared thermography and ultrasonic waves for the characterization of damage in cross ply Polymer Composite Materials (PCM) [0/90]S. Each technique has demonstrated its potential to reveal the damage that depends on its intrinsic characteristics. Acoustic emission has been used in its classical form and coupled with a data classification obtained by k-means and Kohonen map. Infrared thermography has been studied using both passive and active forms, ultrasonic methods have been used by exploiting amplitude and velocity of longitudinal and Lamb waves respectively. It has been shown that the adopted multi-technique approach is veryinteresting to obtain a full diagnostic of the health state of the material before and after uniaxial mechanical loading. The “complementarity” aspect between the three used techniques is showed more interesting that “redundancy” aspect. The data fusion theory was used to have a reliable, comprehensive and credible decision about the different damage mechanisms may appear in PCM material. This has been possible only for the two imaging techniques, ultrasonic C-scan and infrared thermography. All in all, the results show that these three techniques are potentially able to describe the damage state of the material, but they don’t quantify it with the same manner

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Shaterzadeh, Yazdi Mohsen. "Etude et modélisation physique et mécanique du comportement viscoélastique et plastique de composites particulaires à matrice polymère." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0092.

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Abstract:

L'objet de ce travail est de chercher à m1eux comprendre l'influence des interfaces et interphases (traitement de surface des renforts), et de la morphologie du matériau sur le comportement mécanique (viscoélastique et plastique) de composites particulaires à base de matrice polymère. Ainsi, en plus de la matrice à base de DGEBA/IPD, trois types de matériaux composites sont étudiés: - Composites à matrice DGEBA/IPD - billes de verres non traitées, - Composites à matrice DGEBA/IPD - billes de verres ensimées à base de Silane (interface), - Composites à matrice. DGEBA/IPD - billes de verres enrobées avec une couche d'élastomère CTBN-IPD-DGEBA (interphase). Les propriétés mécaniques de ces matériaux sont étudiées par les techniques de spectrométrie mécanique et de compression. L'analyse et l'interprétation des propriétés viscoélastiques sont basées d'une part sur la mobilité moléculaire, modèle physique développé par Perez et al, et d'autre part la méthode auto-cohérente (homogénéisation) défini par Hervé et Zaoui. L'apport de ce travail dans la compréhension des propriétés mécaniques (viscoélastique et plastique) des composites particulaires est double : i) Nous avons tenir compte dans le modèle auto-cohérent décrit par Hervé et Zaoui, de la morphologie réelle des composites. Le modèle ainsi complété permet de prédire correctement la réponse dynamique. Ii) Une tentative de modélisation pour mieux comprendre le comportement à grande déformation et à forte contrainte est développée dans ce travail
The aim of this work is to try to understand the influence of the interfaces and interphases (surface treatment of the reinforcements), and the morphology of the material on the mechanical behavior (viscoelastic and plastic) of particulate composites with a polymer matrix. So, adding to DGEBA/IPD matrix, three type of the composite materials have been studied: -Composites with DGEBA/IPD matrix- non treated glassy beads, -Composites with DGEBA/IPD matrix- aminosilane-treated fillers (interface), - Composites with DGEBA/IPD matrix- elastomer coated glassy beads based on a layer of CTBN-IPD-DGEBA (interphase), The mechanical properties of these materials have been studied by mechanical spectroscopy and by compression technics. The analysis and the interpretation of viscoelastic properties are based on the molecular mobility, physical model of the Perez and al. , and in the other hand on the self-consistent model (homogenisation) developed by Hervé and Zaoui. The contribution of this study in comprehension of the mechanical properties (viscoelastic and plastic) is double: i) considering the real morphology of the composites (spatial distribution of glass particles) in the self-consistent mode!. The model of Hervé and Zaoui was completed to prediction correctly the dynamics response. Ii) physical modelling of the polymeric matrix and mechanical modelling of the composites based on the local stress concentration for best comprehension of the mechanical behaviour on the large deformation and at high stress

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Savard, Mathieu. "Plastification de composites à base de polyacrylates pour le développement d'une matrice polymère alternative au PVC." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6603.

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Abstract:

Dans le cadre d'un projet de recherche visant le développement d'une matrice alternative au PVC dans la fabrication de couvre-planchers, cette étude traite de la plastification de différentes matrices polymères chargées par le CaCO 3 . L'objectif global du projet, c'est-à-dire le remplacement du PVC dans la composition des couvre-planchers, est motivé par les effets néfastes de ce plastique sur la santé et 1'environnement. Dans l'introduction, le contexte social derrière l'utilisation du PVC, les travaux antérieurs du groupe de recherche, et la place qu'occupe cette étude dans l'objectif global du projet seront abordés. Ensuite, dans le CHAPITRE 1, un survol de la chimie des polymères et de la plastification sera fait. La première partie des résultats (CHAPITRE 3) traite de la plastification de composites à base d'ionomères poly(éthylène- co- acide méthacrylique), i- E/MAA. Ce type de polymère possède une morphologie complexe lui procurant d'excellentes propriétés mécaniques, mais une mise en oeuvre difficile. L'effet de différents plastifiants polymériques de la famille des polyglycols sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des composites est discuté. Plus spécifiquement, le PEG, le PPG et les P(EG- co- PG) blocs/aléatoires ont été étudiés. L'effet de ces additifs sur le couple requis lors du mélange, sur l'adhésion, ainsi que sur le comportement mécanique du matériau lors d'une déformation dynamique et locale, ont été analysés. Les résultats sont traités en lien avec les propriétés physico-chimiques (polarité, cristallinité, T f , viscosité, structure) des plastifiants. Cette étude a permis d'identifier les facteurs critiques derrière la performance de cette famille de plastifiant dans ce type de matrice et d'établir une ligne directrice quant à la sélection d'une structure optimale. La seconde partie des résultats (CHAPITRE 4) porte sur le développement d'une nouvelle matrice à base d'un mélange binaire plastifié composé de PMMA et de i-E/MAA. Ce système alternatif est inspiré de la morphologie du PVC plastifié. En premier lieu, la plastification du PMMA par différents additifs commerciaux a été investiguée. Notamment, l'effet des plastifiants sur la température de transition vitreuse (T g ) du PMMA et sur les propriétés mécaniques du composite ont été analysés. Les résultats sont comparés avec la miscibilité prédite à partir de paramètres de solubilité (?) calculés par modélisation atomistique et trouvés dans la littérature. En se basant sur ces résultats, un plastifiant vert issu de ressources renouvelables a été retenu. Dans un deuxième temps, le renforcement du PMMA plastifié par les i-E/MAA a été étudié. L'effet des i-E/MAA sur les propriétés mécaniques et sur le procédé de mélange du composite de PMMA plastifié ont été analysés. L'influence du plastifiant sur la cristallinité des i-E/MAA et la stabilité des agrégats ioniques, ainsi que la répartition de l'additif dans les différentes phases du mélange, ont été vérifiés afin d'expliquer les tendances obtenues. Cette étude a mené à la proposition de matrices alternatives pour la fabrication de couvre-planchers dont les résultats sont prometteurs, malgré certaines propriétés ne respectant pas les requis pour l'application visée. [symboles non conformes]

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Carponcin, Delphine. "Composite hybride à matrice polymère pour l'amortissement de vibrations par transduction-dissipation locale." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1763/.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour objectif l'élaboration d'un composite hybride à matrice polymère (polyamide 11) pour l'amortissement de vibrations par transduction-dissipation locale. Deux étapes préalables ont été abordées. Dans un premier temps, un composite conducteur a été réalisé. Les nanotubes de carbone, charges conductrices, ont permis d'atteindre un seuil de percolation électrique pour un faible taux de charge (0,55 % vol. ). En parallèle, le polymère a acquis la propriété de piézoélectricité par l'incorporation de particules de PZT et après la polarisation du composite. Les propriétés mécaniques sont conservées jusqu'à 30 % vol. Pour des particules submicroniques. Une augmentation de la partie conservative et dissipative du module mécanique du polyamide a été observée en analyse mécanique dynamique après dispersion simultanée de NTC et de PZT polarisé. Des essais vibratoires ont mis en évidence l'apport du phénomène de transduction-dissipation sur la capacité vibratoire de la matrice polymère, notamment par l'emploi d'une configuration sandwich. L'influence des différents paramètres inhérents à ce nouveau type d'amortissement a été discutée
This work deals with processing of a polymer based composite for vibration damping by transduction-local dissipation. Two preliminary steps have been performed. In a first time, a conductive composite has been elaborated. Carbon nanotubes, as conductive fillers, have allowed reaching an electrical percolation threshold for a low filler content (0,55 % vol. ). In the same time, polyamide matrix became piezoelectric by dispersion of PZT particles and after a poling step. Mechanical properties are maintained until 30 % in volume for submicronic particles. An increase of the conservative and dissipative part of the mechanical modulus has been observed by dynamic mechanical analysis after a simultaneous dispersion of NTC and poled PZT. Vibration tests have highlighted the contribution of the transduction-local dissipation phenomenon to the damping factor of the polymer matrix, mainly through a sandwich configuration. The influence of various parameters on this new kind of damping has been discussed

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Baziard, Yves. "Synthèse sous micro-ondes et caractérisation physico-chimique de matériaux composites à matrice polymère thermodurcissable et à renfort métallique finement divisé." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT002G.

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Abstract:

Synthese a 2,45 ghz de resines de type dgeba renforcees de poudre d'aluminium et de cuivre; lors du traitement electromagnetique, les reactions de reticulation de la resine avec un durcissement anime activees thermiquement sont suivies en mesurant, en fonction du temps, les variations de la temperature des echantillons et des pertes dielectriques et de conduction a l'origine de l'echauffement de ces materiaux; evolution analogue du module d'elasticite et la constante dielectrique en fonction de la concentration en poudre metallique

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Fischer, Guillaume. "Matériaux composites aéronautiques hautes températures à matrice bismaléimide renforcée." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0117/document.

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Abstract:

Les structures aéronautiques font de plus en plus appel aux matériaux composites pour alléger les structures dans le but d’améliorer leurs performances et de limiter la consommation de carburant. Les composites à matrice organiques représentent aujourd’hui plus de 50% de la structure des avions civils de dernière génération (A350 et B787). Les matériaux utilisés sont essentiellement des composites à matrice époxy avec des températures d’utilisation en service continu pour de longues durées ne dépassant pas 110°C. Continuer à augmenter cette part de matériaux composites passe par leur introduction dans des zones plus chaudes, proches des réacteurs ou des turbines. Les matériaux composites à matrice bismaléimides sont compatibles avec des températures d’application d’au moins 200°C, mais sont très sensibles aux impacts et présentent une fragilité beaucoup trop importante pour des pièces de structure. Les composites à matrice époxy ont fait l’objet de développements pour améliorer ces propriétés, en incorporant dans les formulations des thermoplastiques solubles et insolubles qui ont pour effet de freiner la propagation des délaminages induits par des impacts. En s’inspirant des méthodologies et des connaissances acquises sur les formulations époxys, l’objectif de ces travaux est de développer des systèmes réactifs de type bismaléimide à propriétés optimisées et d’identifier les paramètres clé pour y parvenir
Aeronautics use more and more composite materials to reduce structures weight, in order to improve performance and to limit fuel consumption. Polymer matrix composite materials represent today more than 50% of last generation civil aircrafts structure (A350, B787). Most of thermoset matrices are epoxies with service temperatures below 110°C for long time services. To further optimize the composite part ratio, it is now necessary to use those materials in structural parts exposed to higher temperatures, for instance, near engines. Among high performance thermoset matrices, bismaleimides offer potential in service temperature up to at least 200°C, but their brittleness makes them non-suitable for structural applications. Epoxy-based composite materials have gone through improvements, increasing their toughness by mixing with soluble and non-soluble thermoplastics to hold in delamination crack propagation. Starting with methods and knowledge from epoxies toughening strategies, this work is dedicated to develop toughened bismaleimide systems and to identify relevant parameters to reach this aim

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Benethuilière, Thibaut. "Phénomènes physico-chimiques aux interfaces fibre/matrice dans des composites SMC structuraux : Du mouillage à l'adhésion." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI151.

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Liu, Yu. "Etude d'interface entre matrice polymère et renforts à base de carbone, à l'aide d'observations multiéchelles et multimodales en microscopie électronique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC059/document.

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Abstract:

Cette thèse vise à étudier le comportement multiéchelle (nano-, micro- et macroscopique) des composites, basé sur une étude fine utilisant les techniques les plus modernes pour comprendre les interfaces et les quantifier. Deux séries de renforts sur une échelle micrométrique, des fibres de carbone (CF) et des matériaux à base de graphène ont été utilisées ici. Pour améliorer l'interaction entre les nanorenforts et la matrice polymère, deux voies principales ont été utilisées dans cette thèse : l'oxydation des renforts et la greffe de nanotubes de carbone sur leur surface.L'étude en elle-même a été menée à une échelle microscopique pour étudier la résistance interfaciale entre une fibre de carbone (CF) et la matrice époxy, avec des essais de traction effectués in situ dans la chambre d'un microscope à double colonne MEB-FIB (microscope électronique à balayage couplé à un faisceau d'ions focalisé). Le faisceau d'ions a été utilisé pour découper une éprouvette de traction du composite contenant à la fois de l'époxy et de la CF. Le champ de tractiona été appliqué via le nanomanipulateur et l'essai a été observé via les deux colonnes ionique et électronique (sous deux angles de vue différents) et a permis d'estimer le champ de déformation, et donc la résistance interfaciale au moment de la rupture. Une expérience similaire a été menée sur un composite où les renforts sont des nanoplaquettes de graphène.Enfin, l'étude en microscopie électronique en transmission de la région de l'interface entre l'époxy et les renforts a révélé la présence d'une interphase et a permis de mesurer son épaisseur et donner une indication de sa nature. À cette fin, une analyse EELS (spectroscopie par pertes d'énergie des électrons) a été effectuée, permettant de mesurer la densité de l'échantillon très localement (taille de sonde de l'ordre du dixième de nanomètre) en travers ou parallèlement à l'interface. Un scénario sur les modes de liaison chimique entre les deux milieux en fonction du traitement de surface utilisé permet d'expliquer la nature des interphases observées
This thesis aims to investigate the multiscale (nano-, micro-, and macro-scopic) behavior of the composites based on a fine investigation using the most modern techniques, to understand the interfaces and to quantify them. Two series of reinforcements on a micrometer scale, carbon fibers (CFs) and graphene-based materials, were studied here. To improve the interactions between these nanofillers and the surrounding polymer matrix, two major routes were used in this thesis: the oxidation of the fillers and the grafting of carbon nanotubes on their surface.The study itself was conducted on a microscopic scale on the interfacial strength between CFs and the epoxy matrix, with tensile tests carried out in-situ in the chamber of a double-column FIB-SEM microscope (scanning electron microscope coupled to a focused ion beam). The ion beam was used to mill a thin bond-shaped tensile specimen of composite containing both an epoxy and a CF part. Thetensile stress field was applied using the nanomanipulator and the test was observed both via the ionic and the electronic columns (with two different angles of view) to estimate the strain field, hence the interfacial strength when the failure is observed. A similar experiment was led on a composite with GNPs.Finally, the transmission electron microscopy (TEM) study of the interface region between the epoxy and the graphene-based nanofillers revealed the existence of an interphase and allowed to measure its thickness and give an indication of its nature. For this purpose, an EELS (electron energy-loss spectroscopy) analysis was carried out, making it possible to measure the density of the sample very locally (probe size of the order of a tenth of a nanometer) across or parallelly to an interface. A scenario on the chemical bonding modes between the two media as a function of the surface treatment used makes it possible to explain the nature of the observed interphases

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Zellouf, Djamel-Eddine. "Etude de la dégradation hygrothermique de matériaux composites à matrice polymère par des techniques ultrasonores : corrélations avec des mesures mécaniques et micromécaniques." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0022.

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Abstract:

La dégradation hygrothermique des composites à matrice polymères se traduit par des modifications irréversibles de leurs propriétés mécaniques. L'objectif de ce travail est la mise en évidence et l'évaluation ultrasonore de l'endommagement induit par une immersion prolongée dans l'eau chaude, aussi bien au niveau de la matrice que de celui des interfaces. Pour ce faire, un dispositif de mesure par spectroscopie ultrasonore en incidence normale a été mis au point et validé sur des matériaux modèles présentant des microstructures différentes. II permet le suivi de l'endommagement à travers la détermination des lois fréquentielles de vitesse et d'atténuation ultrasonores. Néanmoins, cette technique ne permet pas d'accéder à l'anisotropie du matériau composite, dont l'évolution au cours du vieillissement est révélatrice du type d'endommagement. Pour y remédier, des mesures à angle d'incidence variable sont réalisées, permettant de suivre l'évolution du tenseur d'élasticité du matériau. Ces résultats ultrasonores complémentaires sont comparés à ceux obtenus par des techniques de caractérisation des matériaux plus usuelles, telles que la spectroscopie mécanique dynamique basse fréquence, le fluage, la micro indentation et la flexion 3 points. Cette étude a montré que les techniques ultrasonores sont capables d'identifier tous les types d'endommagements pouvant intervenir au sein d'un matériau composite, aussi bien au niveau de la matrice que des interfaces fibre/matrice
The hygrothermal degradation of polymer-matrix composite materials is one of the most important processes that lead to the decrease of the viscoelastic properties of these materials. The aim of this work is to detect and evaluate the hot water-induced damage within the composite, both upon matrix and interfaces. Thus, an experimental device has been implemented, based on the ultrasonic spectroscopy principle, and validated by mean of samples of polymeric materials having different structures and morphologies. Such an apparatus makes easy to follow the evolution of the damage by measuring of the frequential dependencies of the ultrasonic velocity and attenuation. However, since this reliable technique doesn't allow the following of the material anisotropy during a long hot water immersion, a variable incidence characterization technique have been used, which is capable to give informations about the evolution of the elastic tensor of this material. Ali ultrasonic results are then compared with those obtained from several well-known techniques like a dynamic mechanical spectroscopy, creep, micro indentation and the 3 points bending. This study showed the high ability of the ultrasonic techniques to identify each type of damage process that could be induced within the composite, both on matrix and interfaces regions

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Dubois, Frédéric. "Elaboration et caractérisations électro-optique et diélectrique de composites à cristaux liquides ferroélectriques dispersés dans une matrice polymère." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009656.

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Abstract:

Grâce à leurs propriétés électro-optiques remarquables, les cristaux liquides ferroélectriques suscitent un grand intérêt dans la réalisation des dispositifs d'affichage à faibles temps de réponse. Néanmoins, ces dispositifs présentent une faible résistance aux chocs et aux distorsions mécaniques. Pour pallier cet inconvénient, l'une des solutions préconisées est de disperser le cristal liquide sous forme de gouttelettes dans une matrice polymère. Les matériaux obtenus sont alors appelés Cristal Liquide Ferroélectrique Dispersé dans une matrice Polymère (PDFLC).
Ce travail concerne l'élaboration et l'étude des propriétés structurales, diélectriques et électro-optiques de composites PDFLC. L'objectif principal est d'étudier l'influence de la nature dispersée et confinée du cristal liquide sur les propriétés des composites. Pour cela, deux cristaux liquides ferroélectriques présentant respectivement un pas d'hélice faible et élevé par rapport à la taille des gouttelettes ont été utilisés pour élaborer ces composites.
Une étude comparative des propriétés des cristaux liquides et des films PDFLC a été réalisée. Les composites étudiés présentent des propriétés électro-optiques intéressantes, tels que l'existence d'un ancrage bistable, des temps de réponse et des tensions de commutation relativement faibles. La caractérisation des mécanismes de relaxation observés pour les composites montrent qu'ils sont liés à la ferroélectricité des cristaux liquides utilisés. Les caractéristiques de ces mécanismes, à savoir leur amplitude et leur fréquence critique, diffèrent fortement de celles observées pour les cristaux liquides purs. Ces différences ont été attribuées à l'hétérogénéité diélectrique des composites PDFLC.

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Ghidossi, Patrick. "Contribution à l'étude de l'effet des conditions d'usinage d'éprouvettes en composites à matrice polymère sur leur réponse mécanique." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001050.

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Abstract:

Pour déterminer les lois de comportement et les paramètres mécaniques des matériaux composites, des éprouvettes sont couramment fabriquées par fraisage. Ces opérations de coupe par enlèvement de matière génèrent des efforts et des gradients de température importants, d'où risques d'endommagements au niveau des surfaces usinées. Le but de cette étude est d'évaluer expérimentalement l'interdépendance qui peut exister entre la préparation d'éprouvettes en composites par usinage et leurs performances mécaniques. Quatre matériaux composites à matrice polymère renforcés de fibres sont étudiés dans trois types d'essais mécaniques. Les dommages inhérents à la coupe sont qualifiés suivant les orientations des fibres et les configurations d'attaque de l'outil. Le traitement statistique des résultats expérimentaux permet de dégager les paramètres de coupe significativement influents, d'abord sur les dommages créés, puis sur les performances mécaniques. Deux critères d'endommagement sont définis pour caractériser les pertes des performances mécaniques en fonction des configurations d'usinage. Une recommandation de préparation des éprouvettes guide la détermination des conditions de coupe des éprouvettes d'essais en composites à matrice époxyde renforcés de fibres.

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Parenteau, Thomas. "Modélisation micromécanique de composites thermoplastiques élastomères à matrice polypropylène." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00404452.

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Abstract:

De part leur grande consommation, les pièces en élastomère vulcanisé sont une source importante de déchets. Une des voies de revalorisation de ces matériaux est leur réutilisation sous forme de particules dans des composites à matrice polymère, afin de diminuer leur rigidité et d'augmenter leur résistance aux chocs de faible énergie. Cette étude est ainsi née d'une collaboration entre le LIMATB et la Technische Universität Chemnitz, qui développe ce concept de matériaux.

L'objectif de cette étude est la caractérisation expérimentale et la modélisation du comportement mécanique de composites thermoplastiques élastomères (TPE). Ces matériaux sont composés d'une matrice en homopolymère polypropylène isotactique (PP) et de particules d'élastomère recyclées à base d'éthylène propylène diène monomère (EPDM). La nature complexe du PP nous a incité à développer un modèle micromécanique, en distinguant dans ce polymère une phase amorphe et une phase cristalline. A partir d'un motif représentatif permettant d'estimer les propriétés élastiques du PP en fonction du taux de cristallinité, un modèle micromécanique de type autocohérent généralisé est comparé à un modèle macroscopique plus simple pour décrire son comportement élastoviscoplastique. La loi de comportement des TPE est construite, via une démarche d'homogénéisation, à partir du comportement mécanique des particules d'EPDM et de la loi macroscopique déterminée pour le PP. Les prévisions des modèles sont analysées et comparées aux résultats d'essais de flexion, de traction et d'indentation. Les modèles développés ont été implantés dans le code « éléments finis » Abaqus afin de permettre le calcul de pièces industrielles.

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Akinnifesi, Josiah. "Synthèse par décharge luminescente radio-fréquence de matériaux composites métal-polymère. Etude des propriétés de transport électrique et diélectrique." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30149.

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Abstract:

Ce travail porte sur la synthese et la caracterisation des materiaux composites metal-polymeres obtenus par decharge luminescente radio-frequence. La premiere partie est axee sur les notions generales de decharge et de plasma qui controlent les processus physiques lies a l'interaction electron-gaz. La technique de depot combine la pulverisation d'une cathode metallique et la dissociation et polymerisation du propane dans un melange propane-argon. La correlation du rapport des raies d'emission optique de carbone et du metal avec la composition des films facilite l'obtention des compositions souhaitees. Les analyses ir, raman et esca/xps mettent en evidence dans les couches la nature des liaisons chimiques et la presence de structure graphitique qui s'accroit a mesure que la fraction volumique d'or augmente. L'analyse thermogravimetrique montre une stabilite thermique de la matrice jusqu'a 200c. Les caracteristiques courant-tension en continue montrent un phenomene de piegeage correspondant a la conduction d'un courant limite par charge d'espace. Les proprietes dielectriques en alternatif dans la gamme de frequence 10#-#3 10#6 hz pour differentes fractions volumiques de metal montrent une evolution du regime resistif domine par la conductivite a basse frequence au regime capacitif domine par la polarisation, avec une zone de transition entre 10#2 et 10#4 hz. Les variations brutales des proprietes dielectriques pour des fractions volumiques d'or superieures a 0,04 semblent etre liees a l'apparition de graphite. Des pics de relaxation apparaissent entre 10#2 et 10#4 hz et semblent correspondre au temps de formation de la charge d'espace

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Marouani, Sofiène. "Approche expérimentale du vieillissement des matériaux composites à matrice polymère utilisés dans la réparation et/ou le renforcement des ouvrages d'art." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10269.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'initier une réflexion sur le vieillissement des matériaux composites utilisés en renforcement des structures du Génie Civil. En effet la méconnaissance de la durabilité des matériaux composites est un frein à leur utilisation. Au cours de ce travail de thèse, nous avons dans un premier temps étudié l’influence des conditions de mise en œuvre sur les propriétés initiales du composite. Dans cette première partie, les composites carbone-Epoxy et carbone-vinylester ont été élaborés par moulage au contact tout en variant le couple Température-Humidité de mise en œuvre et du support béton ainsi que la formulation des systèmes réactifs. Dans la deuxième partie, nous avons sélectionné des cycles de vieillissement reflétant les conditions réelles dans lesquelles travaille le matériau composite en réparation et/ou renforcement des structures. Les composites ont subi un vieillissement accéléré (contrainte thermique, hygrométrique, chimique, thermochimique, hygrothermique, des cycles de gel-dégel,…) pendant 18 mois. En parallèle, nous avons lancé des essais de vieillissement naturel. Un élément prépondérant du vieillissement est le support contact en l’occurrence le substrat béton qui présente un pH basique, ce qui nous a mené à étudier le vieillissement du couple béton-composite. Plusieurs essais de caractérisation de type mécanique ou thermo-rhéologique ont été mis en œuvre afin de suivre l’évolution des propriétés des composites vieillis. La finalité de ce travail de thèse consiste à tester des méthodes de vieillissement représentatives des conditions réelles en génie civil et à développer des essais de caractérisation précis afin de pouvoir déterminer des indicateurs de durabilité fiables. Les résultats enregistrés sur une base de temps de vieillissement programmée entre 0 et 18 mois démontrent que selon le milieu de vieillissement, la nature de la matrice (époxy ou vinylester) et les conditions de mise en œuvre, les propriétés des composite et évoluent différemment au cours du temps
The objective of this PhD thesis is to treat the ageing of composite materials with polymeric matrix used in the reinforcement and/or repair of Civil Engineering structures. Indeed the ignorance of the durability of theses materials is a barrier to their use. During this analysis, we initially studied the influence of the implementation conditions on the initial properties of the composite. Carbon-Epoxy and carbon-vinylester composites were manufactured by hand lay-up process. To simulate errors inherent to the transformation process of composite, we intentionally varied the implementation conditions (temperature, moisture, the formulation of the reactive systems,…). In a second time, we selected cycles of ageing reflecting the real civil engineering conditions during the service life of composite. The experimental program considers two main orientations: the first approach consists in submitting composites samples and mixed concrete-composites specimens to real external conditions defined by the location of the experimental site. On the other hand, laboratory accelerated tests are carried out where the ageing factors selected are separated or combined. We have essentially considered the influence of the temperature, the moisture and alkaline solution. : In order to follow the evolution of the aged composites properties, several tests of characterization (mechanical and thermo-rheological) were carried out. The finality of these tests consists in testing representative methods of ageing in real civil engineering applications conditions and developing precise tests of characterization in order to determine reliable indicators of durability and design factors. The results recorded after 18 months of exposition show that according to the medium of ageing, the nature of the matrix (epoxy or vinylester) and the implementation conditions, the properties of the composites and concrete-composites interfaces evolve differently

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Le, Thai Hung. "Rhéologie et microstructures des matériaux composites à matrice polymère thermodurcissable chargée minéralement et renforcée par des fibres de verre." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369701.

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Abstract:

Dans ce travail, on analyse la rhéologie et les microstructures des matériaux composites à matrice polymère thermodurcissable renforcée par des fibres de verre tels que les Bulk Moulding Compounds et Sheet Moulding Compounds (SMC). Dans un premier temps, la rhéologie des BMC est analysée sur des rhéomètres spécifiques en compressions simple et en déformation plane. Les résultats expérimentaux soulignent les influences de la vitesse de déformation, du type de charge, du taux de fibres et de la température sur la rhéologie des BMC. Des modèles viscoélastiques non linéaires 1D et 3D sont alors proposés pour reproduire la réponse de ce matériau. Dans un deuxième temps, les microstructures de plaques de SMC comprimées industriellement sont analysées par microtomographie à rayons X, en utilisant le mode de contraste de phases. Les influences des conditions de moulage sur les porosités résiduelles, les migrations de matrice, l'intégrité, la flexion, l'écrasement et l'orientation des mèches de fibres de verre sont mises en exergue et permettent d'(in)valider les hypothèses des modèles rhéologiques de la littérature.

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Bréard, Joël. "Matériaux composites à matrice polymère : modélisation numérique de la phase de remplissage du procédé R.T.M. et détermination expérimentale de la perméabilité d'un renfort fibreux." Le Havre, 1997. http://www.theses.fr/1997LEHA0006.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de contribuer à améliorer la maitrise des conditions d'imprégnation d'un renfort fibreux par une resine polymère dans les procedes d'élaboration de matériaux composites de type R. T. M. Les phénomènes impliqués dans l'écoulement de la résine dans le renfort sont étudiés de façon expérimentale et numérique. Ces études ont été focalisées sur le terme de perméabilité du milieu poreux constitué par le renfort. Un modèle numérique d'écoulement isotherme d'un fluide au travers d'un milieu poreux anisotrope et non déformable est proposé. Les variations de porosité du fait de la compressibilité du renfort ou du tassement des fibres au seuil du point d'injection ne sont pas prises en compte. Cependant, nous introduisons le calcul du déplacement d'un fluide à travers un milieu poreux saturé déformable afin que cet aspect soit utilisé qualitativement dans la discussion de nos résultats. Des données précises doivent être introduites dans les codes de calcul, par exemple la perméabilité dans le cas de notre étude. Afin de déterminer les perméabilités directionnelles d'un renfort anisotrope, divers dispositifs expérimentaux ont été mis en œuvre. Ceux-ci nous ont permis de déterminer la perméabilité dans une direction pour un écoulement unidirectionnel, dans les directions principales pour des écoulements plans ou spatiaux. Dans ce dernier cas, un dispositif original a été conçu ou l'écoulement de fluide dans le milieu opaque du renfort est suivi par radioscopie X. Une analyse des différents résultats expérimentaux permet de quantifier, d'expliquer et de justifier l'influence des multiples paramètres liés au type d'écoulement, aux conditions d'injection, à la géométrie du moule et à la structure du renfort. L'étude comparative et paramétrique des méthodes de mesure de perméabilité contribue à l'objectif de mise en place d'un dispositif de mesure simple et normalise couplée à une méthode d'analyse bien adaptée.

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Nestler, Daisy Julia. "Beitrag zum Thema VERBUNDWERKSTOFFE - WERKSTOFFVERBUNDE." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-134459.

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Abstract:

Vielschichtige Eigenschaftsprofile benötigen zunehmend moderne Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde einschließlich der raschen Entfaltung neuer Fertigungstechnologien, da der monolithische Werkstoff bzw. ein einziger Werkstoff den heutigen komplexen Anforderungen nicht mehr genügen kann. Zukünftige Werkstoffsysteme haben wirtschaftlich eine Schlüsselposition und sind auf den Wachstumsmärkten von grundlegender Bedeutung. Gefragt sind maßgeschneiderte Leichtbauwerkstoffe (tailor-made composites) mit einem adaptierten Design. Dazu müssen Konzepte entwickelt werden, um die Kombination der Komponenten optimal zu gestalten. Das erfordert werkstoffspezifisches Wissen und Korrelationsvermögen sowie die Gestaltung komplexer Technologien, auch unter dem Aspekt der kontinuierlichen Massen- und Großserienfertigung (in-line, in-situ) und damit der Kostenreduzierung bislang teurer Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde. In der vorliegenden Arbeit wird in vergleichbarer und vergleichender Art und Weise sowie abstrahierter Form ein Bogen über das Gesamtgebiet der Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde gespannt. Eine zusammenfassende Publikation über dieses noch sehr junge, aber bereits breit aufgestellte Wissenschaftsgebiet fehlt bislang. Das ist der Separierung der einzelnen, fest aufgeteilten Gruppierungen der Verbundwerkstoffe geschuldet. Querverbindungen werden selten hergestellt. Dieses Defizit in einem gewissen Maße auszugleichen, ist Ziel der Arbeit. Besondere Berücksichtigung finden Begriffsbestimmungen und Klassifikationen, Herstellungsverfahren und Eigenschaften der Werkstoffe. Es werden klare Strukturierungen und Übersichten herausgearbeitet. Zuordnungen von etablierten und neuen Technologien sollen zur Begriffsstabilität der Terminologien „Mischbauweise“ und „Hybrider Verbund“ beitragen. Zudem wird die Problematik „Recycling und Recyclingtechnologien“ diskutiert. Zusammenfassend werden Handlungsfelder zukünftiger Forschungs- und Entwicklungsprojekte spezifiziert. Aus dem Blickwinkel der verschiedenen Herstellungsrouten insbesondere für Halbzeuge und Bauteile und der dabei gewonnenen Erkenntnisse werden verallgemeinerte Konzepte für tailor-made Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde vorgeschlagen („Stellschraubenschema“). Diese allgemeinen Werkstoffkonzepte werden auf eigene aktuelle Forschungsprojekte der Schwerpunktthemen Metallmatrix- und Polymermatrix-Verbundwerkstoffe sowie der hybriden Werkstoffverbunde appliziert. Forschungsfelder für zukünftige Projekte werden abgeleitet. Besonderes Augenmerk gilt den hybriden Verbunden als tragende Säule zukünftiger Entwicklungen im Leichtbau. Hier spielen in-line- und in-situ-Prozesse eine entscheidende Rolle für eine großseriennahe, kosteneffiziente und ressourcenschonende Produktion
Complex property profiles require increasingly advanced composite materials and material compounds, including the rapid deployment of new production technologies, because the monolithic material or a single material can no longer satisfy today's complex requirements. Future material systems are fundamentally important to growth markets, in which they have an economically key position. Tailor-made lightweight materials (tailor-made composites) with an adapted design are needed. These concepts have to be developed to design the optimum combination of components. This requires material-specific knowledge and the ability to make correlations, as well as the design of complex technologies. Continuous large-scale and mass production (in-line, in-situ), thus reducing the costs of previously expensive composite materials and material compounds, is also necessary. The present work spans the entire field of composite materials and material compounds in a comparable and comparative manner and abstract form. A summarizing publication on this still very new, but already broad-based scientific field is not yet available. The separation of the individual, firmly divided groups of the composite materials is the reason for this. Cross-connections are rarely made. The objective of this work is to compensate to some extent for this deficiency. Special consideration is given to definitions and classifications, manufacturing processes and the properties of the materials. Clear structures and overviews are presented. Mapping established and new technologies will contribute to the stability of the terms "mixed material compounds" and "hybrid material compounds". In addition, the problem of recycling and recycling technologies is discussed. In summary, areas for future research and development projects will be specified. Generalized concepts for tailor-made composite materials and material compounds are proposed ("adjusting screw scheme") with an eye toward various production routes, especially for semi-finished products and components, and the associated findings. These general material concepts are applied to own current research projects pertaining to metal-matrix and polymer-matrix composites and hybrid material compounds. Research fields for future projects are extrapolated. Particular attention is paid to hybrid material compounds as the mainstay of future developments in lightweight construction. In-line and in-situ processes play a key role for large-scale, cost- and resource-efficient production

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Bier, Frédéric. "Conception et synthèse d’une matrice polymère thermoplastique pour l’obtention de matériaux composites recyclables, résistants au feu et utilisables dans l’industrie." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0040.

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Abstract:

De nouvelles matrices thermoplastiques à base de poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) pouvant entrer dans la composition de matériaux composites ont été synthétisées et caractérisées du point de vue de leur température de transition vitreuse (par calorimétrie différentielle à balayage) et de leur dégradation thermique (par analyse thermogravimétrique et par microcalorimétrie). La stratégie suivie était d’incorporer dans les chaînes de PMMA des unités de répétition comportant un groupement latéral phosphoré retardateur de flamme via une copolymérisation radicalaire du MMA avec un monomère phosphoré. Un ensemble de monomères phosphorés retardateurs de flamme ont été synthétisés à partir de l’oxyde de 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrène-10 (DOPO) en faisant varier la nature de la fonction polymérisable (styrénique, acrylique, méthacrylique), la nature de l’atome lié au phosphore (oxygène, carbone, azote) et la longueur du bras espaceur. Nous avons montré qu’en adaptant la structure et la quantité des unités de répétition phosphorées, la température de transition vitreuse du matériau était maintenue proche de celle du PMMA alors que la dégradation thermique des matériaux était déplacée vers de plus hautes températures. Comparativement les mélanges physiques de PMMA et de DOPO avec une même teneur en élément phosphore présentent une température de transition vitreuse significativement plus basse
Novel poly(methyl methacrylate) (PMMA) thermoplastic matrices which can be used in the elaboration of composite materials have been synthesized and characterized from the point of view of their glass transition temperature (by differential scanning calorimetry) and their thermal degradation (by thermogravimetric analysis and by pyrolysis combustion flow calorimetry). The strategy followed was to incorporate in the PMMA chains repeat units comprising a flame retardant phosphorous side group via a radical copolymerization of MMA with a phosphorus-containing monomer. A set of phosphorus-containing flame retardant monomers has been synthesized from 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10 oxide (DOPO) by varying the nature of the polymerizable function (styrenic, acrylic, methacrylic), the nature of the atom bound to the phophore (oxygen, carbon, nitrogen) and the length of the spacer arm. We have shown that by adapting the structure and the quantity of the phosphorus repeating units, the glass transition temperature of the material was kept close to that of the PMMA while the thermal degradation of the materials was shifted to higher temperatures. Comparatively, physical blends of PMMA and DOPO with equivalent phosphorus contents exhibited significantly lower glass transition temperatures

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Schmidt, Marion. "Développement de matrice Si-C-(B,N) de composites à renfort fibreux par modification chimique de polycarbosilanes/polysilazanes." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT191.

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Abstract:

Les céramiques de type non-oxyde à base de silicium (SiC, Si3N4, Si-C-N) ont été très largement étudiées comme matrice dans le domaine des Composites à Matrices Céramiques (CMCs) en raison de leurs propriétés thermostructurales généralement très supérieures à celles des matériaux plus conventionnels comme les métaux et les céramiques de type oxyde. Ces matériaux proposent par ailleurs des propriétés mécaniques (dureté, résistance au fluage et à la rupture) et une résistance à l’oxydation de premier plan. Comme matrices, ils sont généralement produits en voie gazeuse par la méthode CVI (Chemical Vapor Infiltration). Dans le cadre de la présente thèse, nous nous intéressons à leur élaboration en voie liquide à travers la méthode PDCs (Polymer Derived Ceramics), qui pourra être éventuellement couplée à terme à la méthode CVI, dont la mise en œuvre est plus aisée et les coûts de production des CMCs plus faibles. L’objectif principal est de travailler la chimie de polymères précéramiques commerciaux afin, d’une part, d’optimiser les étapes d’imprégnation des préformes fibreuses et de pyrolyse des composites ‘crus’ obtenus (Polymer Infiltration and Pyrolysis (PIP)) et d’autre part d’améliorer les propriétés thermostructurales des composites SiC et Si-C-N pour un fonctionnement à des températures de l’ordre de 1500°C. Après une étude bibliographique sur la thématique abordée (chapitre 1) et un chapitre 2 dédié à la partie expérimentale et à la description des outils de caractérisation, les travaux de thèse se sont orientés dans les chapitres 3 et 4 vers la modification de polymères précéramiques commerciaux comme l’allyhydridopolycarbosilane (AHPCS, précurseur SiC) et le poly(vinylméthyl)-co-(hydridométhyl)silazane (HTT1800, précurseur Si-C-N) par l’élément bore. L’idée générale est de diminuer les températures de gélification de ces polymères tout en augmentant leur rendement céramique et d’obtenir, après pyrolyse, des céramiques amorphes de type Si-B-C-(N) avec une meilleure stabilité thermique à haute température. Dans le chapitre 5, les travaux se sont dirigés vers la préparation de mélange HTT1800-perhydridopolysilazane (PHPS, précurseur Si3N4) pour s’affranchir de la présence de carbone libre dans les matériaux finaux. Une caractérisation complète, allant de la structure chimique des polymères jusqu’à l’évolution de la microstructure des matériaux finaux traités à haute température, a été conduite dans chacun des chapitres. La fabrication de pièces denses, par la méthode dite de casting, à partir des polymères sélectionnés a permis d’accéder aux propriétés mécaniques des matériaux. Des essais préliminaires de fabrication de composites sont présentés en fin de chaque chapitre
Non-oxide Si-based ceramics (SiC, Si3N4, Si-C-N) have been extensively studied as matrices in Fiber-Reinforced Ceramics Matrix Composites (CMCs) because of their thermostructural properties which are generally significantly higher than those displaying by more conventional materials such as metals and oxide ceramics. These materials also offer superior mechanical properties (hardness, resistance to creep and rupture) and excellent resistance toward oxidation. As a matrix, they are produced in gas phase by the well-known Chemical Vapor Infiltration (CVI) process. Within the framework of the thesis, we focus on their synthesis in liquid phase through the PDCs (Polymer Derived Ceramics) route because of its easier access and lower production cost. The main objective is to focus on the chemistry of preceramic polymers to 1) optimize each step of the PIP (Infiltration and Pyrolysis Polymer) process and 2) improve the thermostructural properties of SiC, Si-C-N matrix composites prepared from commercially-available preceramic polymers. After a state-of-the art part (Chapter 1) on the targeted topic and an experimental part completed by the description of the characterization tools (Chapter 2), the manuscript focused on the modification of commercial preceramic polymers such as allylhydridopolycarbosilane (AHPCS, SiC precursor) and poly(vinylmethyl)-co-(hydridomethyl)silazane (HTT1800, Si-C-N precursor) with boron elements. The idea behind this work was to reduce the gelification temperature of these polymers while to increase their ceramic yield. Thus, after pyrolysis, we obtain amorphous Si-B-C-(N) ceramics with better thermal stability at high temperature. This work is described in the chapters 3 and 4 of the manuscript. In chapter 5, the work concerned the preparation of polymer blends based on HTT1800 and perhydridopolysilazane (PHPS, precursor Si3N4). The idea behind the chapter 5 was to avoid the presence of free carbon in the final materials. A complete characterization, ranging from the chemical structure of the polymers to the evolution of the microstructure of the final materials, is done in each chapter. Dense pieces were prepared by the casting method from the selected polymers and their mechanical properties have been investigated. Composite materials have been also prepared to evaluate the quality of interface between the matrix and the surface of the fibers which is presented at the end of each chapter

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Vu, Anh Thang. "Endommagement de stratifiés aéronautiques à fibre de carbone et matrice polymère soumis à des chargements monotones ou cycliques à plusieurs températures : expériences et modélisation." Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://www.theses.fr/2009ESMA0009.

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Abstract:

L'objectif principal de ce travail est d'étudier la cinétique d'endommagement par multifissuration matricielle de stratifiés croisés [0m/90n]S, carbone/époxyde IM7/977-2 ou IMS/M21 utilisés dans l'industrie aéronautiques, à partir d'essais de traction sous chargement monotone et de fatigue, à plusieurs températures. L'évolution de la densité de fissures dans des stratifiés [0m/90n]S sous chargement monotone est étudiée expérimentalement puis décrite par un critère énergétique faisant intervenir l'énergie de rupture. Plusieurs expressions du taux de restitution d'énergie ont été comparés pour obtenir une bonne évaluation de l'énergie de rupture en fonction de la densité de fissures. L'influence du délaminage et de la température sur les courbes de fissuration a aussi été considérée. Pour le composite IM7/977-2, l'influence de la température est décrite au moyen du principe de superposition temps-température, en cherchant à construire des courbes maîtresses d'iso-endommagement. Un passage de l'étude de la fissuration sous chargement monotone à l'étude de la fissuration progressive sous chargement de fatigue a été étudié. Une étude expérimentale et une simulation de l'évolution de la densité de fissures transverses en fonction du nombre de cycles sont présentées. Dans le critère de fissuration, une loi de dégradation de l'énergie de rupture en fatigue du matériau qui repose sur une génération de l'hypothèse simple de Vinogradov concernant la forme des courbes S-N de première fissuration et qui prend en compte l'effet de courbe «R» a été utilisée
The main objective of this study is to investigate the transverse cracking kinetics in [0m/90n]S cross-ply laminates made of IM7/977-2 or IMS/M21 composite systems, which are used in the aeronautic industry, from monotonic or cyclic tensile tests performed at several temperatures. An energetic cracking criterion is used. Several strain energy release rate expressions are compared, in order to obtain a realistic curve of fracture energy versus crack density. The influence of delamination and temperature on the cracking curves (crack density versus applied stress) is also considered. For the IM7/977-2 composite sysstem, the temperature effect can be accounted for using the time-temperature superposition principle, by constructing master curves of equal damage. A transition from monotonic cracking to fatigue cracking is investigated. Experimental results and simulations of transverse crack growth during fatigue tests are presented. The cracking criterion uses a fracture energy expression stemming from an extension of Vinogradov’s model which relies upon a simple assumption regarding the shape of first cracking S-N curves, and takes into account the R-curve effect

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Di, Stasio Luca. "Effet de la microstructure sur le décollement à l'interface fibre/matrice dans les stratifiés à matrice polymère avec renfort en fibre soumis à traction." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0229.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'effet de la microstructure sur l'amorçage et propagation de décollements entre fibre et matrice. Dans ce but, des modèles de Volume Elémentaire Représentatif (VER) des composites unidirectionnels et des stratifiés croisés sont développés, caractérisés par différentes configurations des fibres et degré d'endommagement. L'amorçage du décollement est analysé par rapport à la distribution des contraintes à l'interface entre fibre et matrice. En revanche, la propagation du décollement est étudiée avec l'approche de la Mécanique Linéaire Elastique de la Rupture (MLER), et plus spécifiquement avec l'évaluation du taux de restitution d'énergie en Mode I et Mode II. Les champs de déplacement et contrainte sont calculés avec la Méthode des éléments finis (MEF) dans le logiciel Abaqus. La détermination des composants du taux de restitution d'énergie est effectuée avec la technique de fermeture virtuelle de fissure implémentée par l'auteur en langage Python. La solution élastique du problème de décollement entre fibre et matrice est caractérisée par la présence de deux régimes : celui de fissure ouverte et celui de fissure fermée. Dans le premier cas, il n'existe aucun contact entre les lèvres du décollement et les champs des déplacements et contraintes présentent une singularité oscillatoire. Un 'étude de convergence de la technique de fermeture virtuelle de fissure est donc requis et constitue le premier élément du travail de cette thèse. Ensuite, la propagation de décollement est étudiée dans Volume Elémentaire Représentative de : composites unidirectionnels avec épaisseur variable, mesuré par le nombre des rangées des fibres ; stratifié croisé avec un pli central à 90° d'épaisseur variable, mesuré par le nombre des rangées des fibres ; composites unidirectionnels épais, modélisés comme infinis à travers l'épaisseur. Configurations multiples de l'endommagement sont aussi examinées, qui correspondent à différentes étapes du processus d'amorçage des fissures transverses : décollements isolés ; décollements interagissant distribués dans la direction d'application de la charge mécanique ; décollements localisés sur fibres consécutives à travers l'épaisseur. Enfin, la taille du décollement juste après l'amorçage et la taille ultime du décollement sont estimées à partir de l'analyse de la distribution des contraintes à l'interface entre fibre et matrice (pour l'amorçage) et sur la base du critère de Griffith de la MLER
The main objective of the present work is to investigate the influence of the microstructure on debond growth along the fiber arc direction. To this end, models of 2-dimensional Representative Volume Elements (RVEs) of Uni-Directional (UD) composites and cross-ply laminates are developed. The Representative Volume Elements are characterized by different configurations of fibers and different damage states. Debond initiation is studied through the analysis of the distribution of stresses at the fiber/matrix interface in the absence of damage. Debond growth on the other hand is characterized using the approach of Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM), specifically through the evaluation of the Mode I, Mode II and total Energy Release Rate (ERR). Displacement and stress fields are evaluated by means of the Finite Element Method (FEM) using the commercial solver Abaqus. The components of the Energy Release Rate are then evaluated using the Virtual Crack Closure Technique (VCCT), implemented in a custom Python routine. The elastic solution of the debonding problem presents two different regimes: the open crack and the closed crack behavior. In the latter, debond faces are in contact in a region of finite size at the debond tip and it is known that stress and displacement fields at the debond tip present an oscillating singularity. A convergence analysis of the VCCT in the context of the FEM solution is thus required to guarantee the validity of results and represents the first step of the work presented in this thesis. Debond growth under remote tensile loading is then studied in Representative Volume Elements of: UD composites of varying thickness, measured in terms of number of rows of fibers; cross-ply laminates with a central 90° ply of varying thickness, measured as well in terms of number of rows of fibers; thick UD composites (modelled as infinite along the through-the-thickness direction). Different damage configurations are also considered, corresponding to different stages of transverse crack onset: non-interacting isolated debonds; interacting debonds distributed along the loading direction; debonds on consecutive fibers along the through-the-thickness direction. Finally, an estimation of debond size at initiation and of debond maximum size is proposed based on arguments from stress analysis (for initiation) and on Griffith's criterion from LEFM (for propagation)

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Huguet, Stéphane. "Application de classificateurs aux données d'émission acoustique : identification de la signature acoustique des mécanismes d'endommagement dans les composites à matrice polymère." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0087/these.pdf.

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L'émission acoustique (EA) a été enregistrée lors d'essais de traction sur des composites à fibres de verre et matrices polyester ou epoxyde. Les essais sur échantillons unidirectionnels sollicités dans différentes directions par rapport aux fibres ainsi que les essais sur résine et sur microcomposites ont permis d'identifier les signatures acoustique provenant des trois modes d'endommagement : fissuration matricielle, décohésions interfaciales, ruptures de fibres, des techniques d'analyse statistique, les K plus proches voisins et les réseaux de neurones (carte de Kohonen) ont été utilisées pour la réalisation d'un outil permettant de distinguer les signaux correspondant à ces modes d'endommagement. La technique a été étendue à des essais sur composites stratifiés à plis croisés, avec des résultats prometteurs. Sur ces derniers, il a été mis en évidence que l'analyse du seul paramètre d'amplitude n'est pas toujours suffisante pour distinguer les signaux provenant des différents modes d'endommagement
Composites. Unidirectional samples tested in off-axis tensile tests, associated with tensile tests on resin and microcomposite, allow the identification of AE signatures of the three damage modes in composite materials: matrix cracking, fiber/matrix decohesion and fiber fracture. Statistical analysis techniques, with Keywords nearest neighbors and neural networks (Kohonen map) were used to build an automatic recognition tool able to distinguish between the signals from those damage modes. This methodology was successfully also applied on +-55 degrees glass-fiber/epoxy-resin laminates

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Nestler, Daisy Julia. "Beitrag zum Thema VERBUNDWERKSTOFFE - WERKSTOFFVERBUNDE: Status quo und Forschungsansätze." Doctoral thesis, Universitätsverlag Chemnitz, 2012. https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A20009.

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Vielschichtige Eigenschaftsprofile benötigen zunehmend moderne Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde einschließlich der raschen Entfaltung neuer Fertigungstechnologien, da der monolithische Werkstoff bzw. ein einziger Werkstoff den heutigen komplexen Anforderungen nicht mehr genügen kann. Zukünftige Werkstoffsysteme haben wirtschaftlich eine Schlüsselposition und sind auf den Wachstumsmärkten von grundlegender Bedeutung. Gefragt sind maßgeschneiderte Leichtbauwerkstoffe (tailor-made composites) mit einem adaptierten Design. Dazu müssen Konzepte entwickelt werden, um die Kombination der Komponenten optimal zu gestalten. Das erfordert werkstoffspezifisches Wissen und Korrelationsvermögen sowie die Gestaltung komplexer Technologien, auch unter dem Aspekt der kontinuierlichen Massen- und Großserienfertigung (in-line, in-situ) und damit der Kostenreduzierung bislang teurer Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde. In der vorliegenden Arbeit wird in vergleichbarer und vergleichender Art und Weise sowie abstrahierter Form ein Bogen über das Gesamtgebiet der Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde gespannt. Eine zusammenfassende Publikation über dieses noch sehr junge, aber bereits breit aufgestellte Wissenschaftsgebiet fehlt bislang. Das ist der Separierung der einzelnen, fest aufgeteilten Gruppierungen der Verbundwerkstoffe geschuldet. Querverbindungen werden selten hergestellt. Dieses Defizit in einem gewissen Maße auszugleichen, ist Ziel der Arbeit. Besondere Berücksichtigung finden Begriffsbestimmungen und Klassifikationen, Herstellungsverfahren und Eigenschaften der Werkstoffe. Es werden klare Strukturierungen und Übersichten herausgearbeitet. Zuordnungen von etablierten und neuen Technologien sollen zur Begriffsstabilität der Terminologien „Mischbauweise“ und „Hybrider Verbund“ beitragen. Zudem wird die Problematik „Recycling und Recyclingtechnologien“ diskutiert. Zusammenfassend werden Handlungsfelder zukünftiger Forschungs- und Entwicklungsprojekte spezifiziert. Aus dem Blickwinkel der verschiedenen Herstellungsrouten insbesondere für Halbzeuge und Bauteile und der dabei gewonnenen Erkenntnisse werden verallgemeinerte Konzepte für tailor-made Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde vorgeschlagen („Stellschraubenschema“). Diese allgemeinen Werkstoffkonzepte werden auf eigene aktuelle Forschungsprojekte der Schwerpunktthemen Metallmatrix- und Polymermatrix-Verbundwerkstoffe sowie der hybriden Werkstoffverbunde appliziert. Forschungsfelder für zukünftige Projekte werden abgeleitet. Besonderes Augenmerk gilt den hybriden Verbunden als tragende Säule zukünftiger Entwicklungen im Leichtbau. Hier spielen in-line- und in-situ-Prozesse eine entscheidende Rolle für eine großseriennahe, kosteneffiziente und ressourcenschonende Produktion.
Complex property profiles require increasingly advanced composite materials and material compounds, including the rapid deployment of new production technologies, because the monolithic material or a single material can no longer satisfy today's complex requirements. Future material systems are fundamentally important to growth markets, in which they have an economically key position. Tailor-made lightweight materials (tailor-made composites) with an adapted design are needed. These concepts have to be developed to design the optimum combination of components. This requires material-specific knowledge and the ability to make correlations, as well as the design of complex technologies. Continuous large-scale and mass production (in-line, in-situ), thus reducing the costs of previously expensive composite materials and material compounds, is also necessary. The present work spans the entire field of composite materials and material compounds in a comparable and comparative manner and abstract form. A summarizing publication on this still very new, but already broad-based scientific field is not yet available. The separation of the individual, firmly divided groups of the composite materials is the reason for this. Cross-connections are rarely made. The objective of this work is to compensate to some extent for this deficiency. Special consideration is given to definitions and classifications, manufacturing processes and the properties of the materials. Clear structures and overviews are presented. Mapping established and new technologies will contribute to the stability of the terms "mixed material compounds" and "hybrid material compounds". In addition, the problem of recycling and recycling technologies is discussed. In summary, areas for future research and development projects will be specified. Generalized concepts for tailor-made composite materials and material compounds are proposed ("adjusting screw scheme") with an eye toward various production routes, especially for semi-finished products and components, and the associated findings. These general material concepts are applied to own current research projects pertaining to metal-matrix and polymer-matrix composites and hybrid material compounds. Research fields for future projects are extrapolated. Particular attention is paid to hybrid material compounds as the mainstay of future developments in lightweight construction. In-line and in-situ processes play a key role for large-scale, cost- and resource-efficient production.

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Salem, Asma. "Propriétés diélectriques des composites à matrice PVDF comportant des nanotubes de carbone et du BaTiO3." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT047.

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Dans un souci d'intégration de condensateurs pour des applications microélectroniques, la communauté scientifique est toujours en recherche de matériaux innovants. Des besoins se sont créés pour un système de stockage capacitif à faible coût et à haut rendement, il est donc essentiel pour le développement de matériaux avec haute permittivité diélectrique. A ce propos, les composites diélectriques à matrice polymère suscitent une attention croissante en raison de leurs bonnes performances diélectriques. Le travail de thèse de Melle Asma SALEM s'inscrit dans ce contexte à travers l'étude de structures capacitives de type polymère PVDF incorporant des nanoparticules. L'étude porte plus spécifiquement sur la caractérisation et l'analyse des propriétés électriques et diélectriques. L'objectif final est d'évaluer les potentialités en termes de gain de constante diélectrique par rapport à la dégradation inhérente attendue dans les pertes diélectriques. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur sur différentes structures composites à base d'une matrice polymère PVDF incorporant des nanotubes de carbone et du titanate de baryum
In a capacitor integrating concern for microelectronic applications, the scientific community is always looking for innovative materials. Needs have been created for a capacitive storage system with low cost and high efficiency, it is essential for the development of materials with high dielectric permittivity .The dielectric composites with polymer matrix had an increasing attention because of their good dielectric performances. The work of Asma SALEM's thesis joins in this context through the study of capacitives structures of polymer PVDF incorporating nanoparticles. The final goal is to estimate the potentialities in terms of gain of dielectric constant with regard to the inherent degradation waited in the dielectric losses. The works presented in this thesis carry on various composite structures with a polymer matrix PVDF incorporating carbon nanotubes and titanate barium

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Guillemenet, Jérôme. "Etude expérimentale de la mise en forme de systèmes acier-polymère-acier." Mulhouse, 2000. http://www.theses.fr/2000MULH0626.

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La mise en forme des assemblages acier/polymère/acier est une opération délicate et conduit à une chute de l'adhérence voire à une rupture de l'assemblage. Le but de cette thèse est d'établir un lien entre les propriétés cohésives du film de polymère, l'adhésion polymère/acier et l'emboutissabilité des tôles sandwich. En accord avec le modèle rhéologique de l'adhérence, l'énergie d'adhérence, mesurée par clivage, dépend de la vitesse d'introduction du coin. Une analogie entre l'évolution du module d'élasticité de l'adhésif avec la vitesse d'une part et l'évolution de l'énergie d'adhérence avec la vitesse d'autre part est montrée. Le suivi de la propagation de la fissure indique que les propriétés viscoélastiques de la résine jouent un rôle prépondérant. Une corrélation entre le comportement en clivage de l'assemblage et les propriétés viscoélastiques de l'adhésif est proposée. Les contraintes relaxées en front de fissure, mesurées grâce à une méthodologie en plusieurs étapes, indépendantes de la vitesse de sollicitation, peuvent être considérées comme le niveau de contrainte d'adhésion de l'assemblage. L'influence de la mise en forme sur les propriétés d'adhérence des assemblages est ensuite étudiée. Le passage sur jonc et sur rayon de matrice des tôles sandwich sont simulés grâce à un test de torsion annulaire. Le comportement intrinsèque de la résine en cisaillement gouverne la tenue des assemblages à une prédéformation en cisaillement. L'évolution de l'énergie d'adhérence avec les déformations planes rencontrées en emboutissage est analysée. L'endommagement du polymère et de l'interface métal/polymère sont proposées pour expliquer la diminution de l'énergie d'adhérence avec le niveau de déformation. Un comportement élasto-plastique avec un domaine élastique peu étendu, une relaxation importante de la résine ; une vitesse élevée ou une température basse d'emboutissage et un recuit après emboutissage sont favorables à une bonne aptitude à l'emboutissage des systèmes.

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Le, Duc Anne. "Comportement et rupture de fibres cellulosiques lors de leur compoundage avec une matrice polymère." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00982245.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse, réalisé dans le cadre de la Chaire Industrielle Bioplastiques financée par Mines ParisTech et Arkema, l'Oreal, Nestle, PSA et Schneider Electric, est de fournir une étude systématique sur les relations entre les conditions opératoires du procédé de compoundage et la structure de biocomposites polypropylène/fibres lin et Tencel®. En particulier, le comportement et la rupture des fibres ont été étudiés de manière détaillée pendant la mise en œuvre à l'état fondu en mélangeur interne et par extrusion bivis.Les fibres ont été observées in-situ en écoulement dans la matrice grâce à un système rhéo-optique. Ainsi, il a été montré que la décohésion des faisceaux de lin est facilitée par un rapport de forme initial plus grand. La fragmentation des fibres résulte d'un phénomène de fatigue et est provoquée par l'accumulation des déformations et de l'énergie mécanique. Au niveau de leur point de rupture, les fibres de lin et de Tencel® se déchirent et fibrillent, alors que les fibres élémentaires de lin cassent près de leurs " genoux ". Des analyses de distributions de tailles des fibres après compoundage avec la matrice ont corroboré les observations rhéo-optiques. Lorsque les conditions de mélange sont sévères, chaque " genou " devient un point de rupture et la longueur finale des fibres de lin se retrouve être égale à la longueur moyenne entre les " genoux ". Les faisceaux de lin initialement plus courts ne se dissocient et ne se fragmentent que très peu. La rupture des fibres de lin est différente en fonction de leur taille initiale et ces fibres ne conduisent pas au même comportement rhéologique pour les composites. En revanche, pour les fibres unitaires Tencel®, la taille initiale n'a que très peu d'influence sur leurs dimensions finales, à condition que les fibres ne soient pas trop longues et trop difficiles à disperser. Le temps de mélange est apparu déterminant pour préserver le rapport de forme des fibres. La déformation cumulée s'est révélée être un meilleur paramètre que l'énergie mécanique spécifique pour décrire à la fois la rupture des fibres de lin et de Tencel®. Les propriétés mécaniques en traction uniaxiale ont enfin été caractérisées et mises en relation avec les conditions de mélange et les dimensions finales des fibres.

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Khemakhem, Marwa. "Valorisation du grignon d’olives : Utilisation comme charge dans des mélanges à matrice polymère." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI002.

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Abstract:

Cette étude est une contribution à la valorisation du grignon d’olives (GO), sous produits oléicoles à caractère lignocellulosique. La voie proposée consiste à utiliser le GO comme charge dans des polymères de grande diffusion à savoir le poly (éthylène/propylène) [CEP] d’origine fossile et le poly (acide lactique) [PLA], issu des ressources renouvelables. Les différentes formulations, CEP/GO et PLA/GO, élaborées à l’état fondu dans une extrudeuse bivis ont été étudiés du point de vue des propriétés rhéologiques, thermique, mécanique et de la morphologie. Différents tiers-corps copolymères de structures diverses ont été utilisés dans le but de promouvoir l’adhésion à l’interface des composants et/ou de réduire la dégradation du polymère matrice et améliorer les performances des systèmes composites ainsi conçus. Les observations morphologiques ont corroboré parfaitement l’ensemble des propriétés étudiées
This study is a contribution to the valorization of Olive Solid Waste (OSW) which displays a Lignocellulosic nature. The proposed approach consists in using the OSW as a filler in commodity polymers namely the poly (ethylene/propylene) [CEP] of fossil origin and the poly (lactic acid), derived from renewable resources. The different formulations, CEP/GO and PLA/GO, processed in the molten state in a twin screw extruder were studied from the side of rheological, thermal, mechanical properties and morphology. Different copolymers of various structures were used in order to promote the adhesion in the interface of the components and/or to reduce the polymer matrix degradation and to improve the composite systems performances. Morphological observations corroborated perfectly the studied properties

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Van, Den Broek D'Obrenan Ghislain. "Adaptation du procédé RTM (Moulage par Transfert de Résine) à la mise en œuvre de matériaux composites à matrice thermoplastique." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00715806.

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Abstract:

Le procédé " Resin Transfer Molding " (RTM) est très largement utilisé pour la production industrielle de matériaux composites à matrice thermodurcissable. En effet, de nombreux domaines tels que l'automobile et l'aéronautique l'emploi couramment. Dans ce travail nous avons adapté ce procédé à la mise en œuvre de matériaux composites à matrice thermoplastique afin de répondre aux critères écologiques et économiques imposés aux industries. Pour cela plusieurs étapes ont été nécessaires. La première fut la sélection d'une chimie robuste, adaptée aux exigences du procédé (faible viscosité initiale du système réactif, temps de polymérisation court, etc). La chimie choisie fut la polymérisation anionique par ouverture de cycle de l'ε-caprolactame dans le but d'obtenir du polyamide-6 (PA-6). Une étude rhéo-cinétique ainsi que les caractérisations physico-chimiques d'un PA-6 obtenu au laboratoire furent réalisé. A la suite de cette étape, des essais en conditions de procédé ont été effectué avec l'utilisation d'un équipement pilote dédié. Ces essais furent la source de modifications et d'optimisations de certains paramètres du procédé. La troisième étape, a consisté à la production de pièces composites avec un renfort de type : tissu unidirectionnel de verre. Cette production fut suivie de tests mécaniques et physico-chimiques afin d'évaluer les propriétés de ces pièces. Différents ensimages de tissu ont été étudiés avec, pour objectif, la détermination de celui offrant les meilleures propriétés. Durant cette étude nous avons observé que la nature de l'ensimage impactait peu la chimie. Pour finir, nous avons mis en place un ensimage réactif qui permettra une meilleure interaction fibre/matrice.

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Mareri, Pascale. "Etude de la dispersion de fines particules de kaolin au sein d'une matrice polypropylène. Influence sur les propriétés mécaniques du polymère chargé." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20055.

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Abstract:

Il est couramment admis que les proprietes mecaniques des polymeres charges dependent des caracteristiques geometriques, mecaniques et physico-chimiques des particules et de la nature de la matrice. Ces caracteristiques agissent, en fait, sur le comportement macroscopique de ce type de composites d'une maniere directe, par les perturbations que leur presence entraine au sein de la matrice et d'une maniere indirecte, en modifiant la microstructure de la matrice qui joue elle-meme un role dans la resistance de ces materiaux. Nous nous sommes efforces de mettre en evidence les relations entre les caracteristiques microscopiques et les proprietes macroscopiques des materiaux etudies. L'etude comparative de trois kaolins de granulometrie differente utilises comme charges du polypropylene a montre que la granulometrie initiale des charges minerales peut etre sensiblement affectee, au sein d'une matrice polymere, par le phenomene d'agglomeration et que les proprietes mecaniques dependent largement de la presence d'agglomerats. Un traitement de surface avec un ammonium quaternaire en suspension aqueuse de polyacrylate a permis de disperser les particules submicroniques de kaolin en rendant leur surface hydrophobe. Il a ete mis en evidence que l'amelioration de la dispersion des particules ultrafines augmente significativement a la fois la rigidite et les performances au choc de ces materiaux.

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Sbiai, Adil. "Matériaux composites à matrice époxyde chargée par des fibres de palmier dattier : effet de l'oxydation au tempo sur les fibres." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00738814.

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Abstract:

A travers cette thèse, nous avons pu valoriser les rejets agricoles du palmier dattier (Phoenix L. dactylifera) (fibres issues des folioles) par leur introduction comme renfort fibreux dans la préparation des biocomposites à matrice polyépoxyde (DGEBA/IPD). Le but de la première partie de la thèse était l'étude de la modification chimique des fibres de palmier par oxydation au 2,2, 6,6-tétraméthylpipéridine-1-oxyle (TEMPO). Le suivi cinétique et la topologie de la réaction, ainsi que la caractérisation des fibres à l'état brut et à l'état oxydé, ont été aussi étudiés. Un modèle cinétique original a été proposé ensuite rendant compte du caractère hétérogène de cette réaction chimique. La deuxième partie était consacrée à l'étude cinétique et rhéocinétique de la polymérisation du système DGEBA/IPD seul et en présence de fibres brutes et oxydées. Parallèlement, l'étude thermique de la polymérisation du réseau final a été également réalisée. La dernière partie avait comme but l'étude des propriétés mécaniques aux petites et grandes déformations de ces composites et mettre en évidence l'effet de l'oxydation des fibres sur ces propriétés. D'autre part, le suivi de mise en forme par RTM (moulage par transfert de résine) a montré un effet positif de l'oxydation sur le déroulement de l'injection. Une meilleure mouillabilité du mat des fibres oxydées par la résine est à l'origine de l'amélioration du procédé.

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Bahloul, Walid. "Génération in situ de dioxyde de titane par réactions d’hydrolysecondensations dans une matrice polymère fondu." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10124/document.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est de générer in situ des particules de dioxyde de titane dans une matrice polypropylène fondu au cours du procédé d’extrusion. La synthèse est basée sur des réactions d’hydrolyse-condensations d’un alkoxyde de titane (le n-tétrabutoxyde de titane). Une approche en milieu modèle a tout d’abord été développée offrant l’avantage de pouvoir travailler en milieu liquide sans prendre en compte de la viscosité du PP ni des effets de cisaillement. En se basant sur les données cinétiques déterminées en milieu modèle, la génération de ces particules de dioxyde titane a été ensuite transposée et modélisée dans le milieu polymère de masse molaire plus élevée. Les analyses chimique, structurale et morphologique ont permis de mettre au point l’élaboration in situ de nanocomposites PP/TiO2 présentant unestructure fractale avec des propriétés viscoélastiques particulières. Enfin l’étude des propriétés bactérienne de ce nanocomposite a mis en avant son pouvoir bactéricide (6Log) pour un taux de charge de 9 % massique
Polypropylene/Titanium dioxide (PP/TiO2) nanocomposites were prepared from an original method based on the hydrolysis-condensation reactions of titanium alkoxide inorganic precursor premixed with PP under molten conditions. The synthesis is based on sol-gel method without solvent through extrusion process. A second treatment in hot water was applied in order to improve final conversion degree. First, hydrolysis-condensation reactions of titanium n-butoxide precursor were studied in model medium. Based on a kinetic equation carried out in the model medium, then the synthesis of titanium dioxide particles was transposed and modelled in polypropylene medium with high molar mass. Chemical, structural and morphological analyses highlight the in situ synthesis of bactericides PP/TiO2 nanocomposites andpresenting a particular morphological and rheological behaviour

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Raud, Christophe. "Fissuration des composites carbone à matrice thermostable en traction isotherme et cyclage thermique." Cachan, Ecole normale supérieure, 1993. http://www.theses.fr/1993DENS0013.

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Abstract:

Ce travail vise a mieux comprendre les phénomènes qui régissent la microfissuration des stratifies carbone/matrice organique thermostable. Deux matériaux représentatifs des classes de température 200-250c (t800/5250 et t800/pmr-15), élaborés suivant plusieurs conditions de moulage, ont été étudiés. Il s'agit de déterminer l'influence des paramètres de fabrication sur la sensibilité a la microfissuration d'un drapage modelé 0#2,90#2#s dans des conditions de chargement quasi-statiques (traction uniaxiale) ou en sollicitation thermique alternée : en isotherme, des essais en traction statique interrompus a niveaux de charge croissants ont été effectues a -110, 20# et 250c avec suivi d'endommagement par rayons x et émission acoustique. Les résultats rendent compte d'une hiérarchie des lois d'apparition de fissures en fonction des contraintes thermiques installées. Cette hiérarchie n'est pas remise en cause lorsqu'on modifie la température d'essai. Des modèles analytiques fondes sur un critère énergétique de rupture (Flaggs & Kural, Laws & Dvorak, Nairn) ont été appliques pour prévoir l'accumulation des fissures; des sollicitations thermiques alternées sans chargement mécanique ont été réalisées entre 110 et +250c avec suivi par rayons x et émission acoustique et des courbes d'accumulation de fissures obtenues en fonction du nombre de cycles. La température maximale atteinte au cours de la mise en œuvre gouverne le nombre de cycles nécessaire à l'apparition de la première fissure ainsi que l'état de fissuration final. On met en évidence l'importance de la partie froide du cycle et celle de la vitesse de refroidissement. Dans la limite du nombre d'alternances (n60) qui a pu être explore, l'extension de l'endommagement est seulement fonction de l'amplitude de température et peut être, en première analyse, traitée en termes d'équivalence thermique-mécanique, le rôle de la vitesse restant à préciser.

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Van, Durmen Pauline. "Étude de l'influence de la dispersion de nanotubes de carbone sur les propriétés électriques de composites à matrice PEEK." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2392/.

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Abstract:

Ce travail de thèse a permis le développement de composites conducteurs d'électricité pour des applications aéronautiques. La matrice Poly (Ether Ether Ketone) PEEK non miscible dans les solvants organiques communs à température ambiante entraine une mise en œuvre à l'état fondue. La dispersion de nanotubes de carbone multiparois (MWNTs) avec le PEEK sous forme de poudre est réalisés par voie solvant suivie d'une mise en œuvre par extrusion à très haute température. La mise en forme des échantillons est réalisée par compression. L'état de dispersion est étudié par observation de la microstructure. L'étude des propriétés électriques permet d'observer un seuil de percolation à environ 1,5 % massique en MWNTs. La conductivité des composites atteint 1 S/m. Le faible taux de charge des composites permet la conservation des propriétés mécaniques et de structure cristalline de la matrice PEEK. L'état de dispersion des MWNTs et les propriétés conductrices des composites ont été étudiés en fonction de la fonctionnalisation par l'acide palmitique, de la purification des MWNTs et de la fonctionnalisation par des oligomères de Poly (Ether Ketone Ketone)
This thesis presents the processing and the characterization of electrically conductive composites for aeronautic applications. The multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) dispersion in a thermoplastic Poly(Ether Ether Ketone) (PEEK) was realized according to a solvent way followed by hightemperature extrusion. The study of the electrical properties of PEEK/MWNT composites showed a percolation threshold at 1. 5 wt. % MWNTs and a maximum electrical conductivity of 1 S/m. The change of the composites dielectric properties with the MWNTs weight fraction reveals a percolation phenomenon in the dielectric permittivity behavior at the electrical percolation. The low filler content enables the maintenance of the structural and mechanical properties of PEEK matrix. The MWNTs dispersion state and the electrical properties of composites were studied and discussed according to the amphiphilic molecules (palmitic acid) and Poly (Ether Ketone Ketone) (PEKK) oligomers addition and MWNTs purification

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Dissertations / Theses on the topic 'Composites à Matrice Polymère (CMP)'

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