Academic literature on the topic 'Matériaux hybrides composites métal'

This article has been retracted by IOP Publishing following an allegation that this article verbatim draws upon an earlier publication [1] by different authors without attribution. IOP Publishing has investigated in line with the COPE guidelines, and agree the original source has been verbatim translated into English and published by the authors without attribution. Furthermore, the authors have included irrelevant content in the article which is not present in the original source. This is likely an error introduced into the article in the process of translating the original work. Despite numerous attempts to contact the authors, the journal has not received a response from them to date and would welcome receiving their account of events. IOP Publishing wishes to credit the anonymous whistle-blower for bringing the issue to our attention. Due to the lack of response received from the authors, they have neither agreed nor disagreed to this notice. [1] Bachir Bouderba and Abdelrahmane Bekaddour Benyamina, ‘Analyse statique des plaques en matériaux composites "Cas d'un FGM typique céramique/métal" dans des environnements thermiques’, JOURNAL OF MATERIALS AND ENGINEERING STRUCTURES 5 (2018) 33–45. Retraction published: 21 June 2022

Ce travail de thèse nous a permis, à travers une problématique particulière, liée à la fissuration d'une préforme de plaquettes d'alumine lors de l'infiltration par forgeage liquide, d'aborder le thème général de la mécanique des milieux poreux. Nous avons montré que le comportement à rupture de type fragile de la préforme était à l'origine de sa fissuration, et pour pallier cette fragilité, des fibres ont été introduites dans la composition de la préforme. La caractérisation mécanique des préformes hybrides ainsi réalisées a montré que la présence des fibres permettait d'augmenter l'énergie de rupture du matériau. Une analyse expérimentale et théorique des mécanismes contrôlant la rupture dans ce type de matériau a été réalisée. Une bonne adéquation entre les résultats expérimentaux et les modèles développés pour les composites à matrice céramique a été obtenue. D'un point de vue pratique, les préformes hybrides élaborées présentent une bonne tenue à l'infiltration, puisqu'aucune fissuration ou déformation n'apparait lors de l'élaboration dans les conditions classiques de forgeage liquide. Enfin, nous avons montré que l'hybridation de la préforme tend, du fait de la taille importante des fibres par rapport aux plaquettes, à entrainer une diminution des propriétés mécaniques du composite. La rigidité du matériau reste cependant supérieure à celle d'un composite renforcé uniquement par des fibres
The aim of this study was to salve the problem of the failure of alumina platelets preform under high-pressure mf1ltrat1on of hqu1d metal. We treated this problem using the mechanics of porous media. It was demonstrated that the failure of the preform during infiltration is due to its brittle mechanical behavior. To prevent catastrophic failure, we mixed fibers to platelets. The mechanical characterization of such a "hybrid" preform showed that the presence of fibers increases its fracture energy. The mechanism controlling crack propagation in this material has been analyzed both experimentally and theoret1cally. The model developed to characterize the behavior of ceramic matrix composites agrees well with the experimental data. Finally, it was shown that, with such hybrid preform, neither cracking nor deformation occur During infiltration by squeeze-casting. It should be noted that the mixture of fibers and platelets decreases the final mechanical properties of the composite material. This can be explained by the large difference between the size of these two types of reinforcing particles. However, the stiffness of hybrid composite remains higher than that of a fiber reinforced composite

Dans les perspectives de la ville future, le recours progressif aux véhicules autonomes semble devenir incontournable. La préparation d’un cadre adéquat pour le déploiement de cette future mobilité représente ainsi un enjeu important. Ceci nécessite de revisiter les infrastructures urbaines des villes depuis le choix du matériau jusqu’à la conception, et à proposer des solutions basées sur du mobilier urbain mobile. Face à ce défi, les solutions hybrides composites /métal présentent des caractéristiques intéressantes. Dans une logique de minimisation de l’impact environnemental, l’intégration de composites biosourcés dans de telles structures hybrides semble pertinente. L’objectif de cette thèse est ainsi de concevoir et mettre en oeuvre des matériaux hybrides innovants composites biosourcés/métal et d’évaluer leurs performances mécaniques et leur durabilité, en vue d’application pour du mobilier urbain.Deux familles de matériaux hybrides sont étudiées dans ce travail, acier/lin-époxy et acier/lin-polypropylène. Pour l’hybride acier/lin-époxy, l’influence de certains aspects tels que la méthode d’assemblage composite/métal, la stratification des couches composites, et la structuration de l’hybride sur les performances mécaniques en flexion trois points et à l’impact a été évaluée. La structuration de l’hybride apparait comme le paramètre le plus influent sur les propriétés mesurées. Les résultats montrent également que les solutions hybrides étudiées présentent des propriétés supérieures à la plupart des solutions mono-matériaux généralement utilisées pour le mobilier urbain.Des matériaux hybrides acier/lin-polypropylène et composites lin/polypropylène ont été soumis à des vieillissements hydrothermique et thermique accélérés. Le vieillissement hydrothermique entraine la chute des propriétés en flexion et à l’impact du composite, ainsi qu’une dégradation de ce dernier. Au niveau de l’hybride, une réelle chute n’a été observée qu’au niveau des propriétés en flexion. Le composite de l’hybride se dégrade également, mais le phénomène est atténué par la présence des couches métalliques. Le vieillissement thermique entraine quant à lui le jaunissement et la fragilisation du composite par thermo-oxydation. Il s’ensuit une chute non négligeable des propriétés en flexion et à l’impact du composite sur le long terme. Au niveau de l’hybride, l’interface est sévèrement affectée par le vieillissement; on assiste au délaminage du métal après moins de deux jours de vieillissement
In the perspectives of the future city, the progressive use of autonomous vehicles seems to become unavoidable. The preparation of an adequate framework for the deployment of this future mobility represents an important issue. This requires revisiting the urban infrastructures of cities from the choice of material to the design, and to propose solutions based on mobile street furniture. Faced with this challenge, hybrid materials such fibre metal laminates (FML) present interesting characteristics. FML made of plant fibre composites are of particular interest to minimize their environmental impact. Thus, the objective of this thesis is to design and manufacture plant-fibre metal laminates and assess their mechanical performance and durability in view of their use for street furniture.Two families of hybrid materials are studied, namely steel/flax-epoxy and steel/flax-polypropylene. For the steel/flax-epoxy hybrid material, the influence of some aspects such as the composite/metal assembly method, the lamination of the composite layers, and the structuring of the hybrid was evaluated on the mechanical performances using three-point bending and impact tests. The structuring of the hybrid is the most influential parameter on the measured properties. The results also show that the developed hybrid solutions have superior properties when compared to most of the mono-material solutions generally used for street furniture.Hybrid steel/flax-polypropylene and flax/polypropylene composites were subjected to accelerated hydrothermal and thermal ageing. Hydrothermal ageing leads to a drop in the flexural and impact properties of the composite, as well as a degradation of the latter. For the hybrid, a real drop was only observed in the flexural properties. The composite of the hybrid also degrades, but the phenomenon is attenuated by the presence of the metallic layers. Thermal ageing leads to yellowing and embrittlement of the composite by thermo-oxidation. This results in a significant drop in the bending properties and impact of the composite over the long term. At the hybrid level, the interface is severely affected by aging; the metal is delaminated after less than two days of aging

Les nanocomposites constitués de nanoparticules métalliques finement dispersées dans une matrice isolante suscitent un grand intérêt en raison de leurs propriétés optiques, électriques ou antibactériennes permettant une variété d'applications technologiques. Dans ce travail, nous nous intéressons aux composites hybrides à base d’ une matrice polymère élaborée par polymérisation par plasma froid (PECVD), imprégnée par la suite avec une solution de sel métallique qui est finalement réduit. Ces nanocomposites sont essentiellement étudiés pour leurs applications et peu d’ études portent sur leur structure chimique et morphologique.Dans ce travail de thèse, notre objectif est ainsi d’ étudier la dépendance des propriétés chimiques et morphologiques de tels matériaux composites vis-à-vis de la structure chimique du polymère plasma, de la nature des nanoparticules métalliques et des fonctions chimiques du polymère impliquées dans les interactions polymère / métal. La matrice sera aussi bien un polymère plasma qu’ un mélange de deux polymères plasma. L'objectif est alors de mieux comprendre la formation de ces nanocomposites, et de montrer leur intérêt dans différentes applications et notamment la détection d'ammoniac
Nanocomposites consisting of finely dispersed metal nanoparticles into insulating matrix are the focus of much attention because of their optical, electrical or antibacterial properties, allowing a variety of technological applications. In this work, we are interested in hybrid composites based on a polymer matrix synthesized by cold plasma polymerization (PECVD), subsequently impregnated with a solution of metal salt which is finally reduced. These nanocomposites are mainly studied for their applications and less focused on their chemical and morphological structure. In this work, our goal is to study the dependence of chemical and morphological properties of such composite materials on the chemical structure of the plasma polymer, the nature of the metal nanoparticles and the chemical functions of the polymer involved with the polymer / metal interactions. The matrix will be both a plasma polymer and a mixture of two plasma polymers. The objective is then to better understand the nanocomposites formation, and to show their interest in different applications particularly in the detection of ammonia gas

Dans cette étude, les propriétés mécaniques des FML renforcés de jute tissé 3D et hybrides de jute tissé 3D renforcé ont été étudiées. Le renfort tissé 3D à quatre couches a été fabriqué avec du fil de jute en utilisant quatre types de motifs imbriqués, par ex. Orthogonal Through Thickness OTT et Orthogonal Layer to Layer OLL imbriqué. La technique d'infusion sous vide a été utilisée pour la fabrication de FML avec renfort en jute tissé 3D. Après l'optimisation du renforcement tissé 3D, les FML renforcés hybrides ont été développés dans lesquels le tissu tissé OTT 3D a été pris en sandwich entre une peau tissée 2D. Quatre types de fibres différents ont été utilisés pour fabriquer une peau tissée 2D, par ex. jute, aramide, carbone et verre tandis que trois types différents de matrice ont été utilisés, par ex. époxy, PVB et PP. La presse à chaud par compression a été utilisée pour développer des FML hybrides renforcés. L'aluminium utilisé pour fabriquer tous les FML a été anodisé avant d'être utilisé pour la fabrication. Les propriétés adhésives ont été étudiées pour vérifier la qualité du traitement de surface, la liaison métal-composites et l'effet des fibres et de la matrice. Les propriétés monotones et dynamiques ont également été étudiées. Les propriétés adhésives ont été caractérisées à l'aide de tests de pelage en T et de pelage au rouleau flottant. Les propriétés monotones ont été analysées à l'aide d'essais de traction et de flexion. Les performances d'impact à faible vitesse ont été déterminées en utilisant un test d'impact à faible vitesse. Les résultats ont montré que la surface en aluminium anodisé avait une énergie libre de surface élevée, de sorte que le meilleur mouillage de l'aluminium peut être obtenu par anodisation par rapport à d'autres types de préparations de surface. Les résultats de l'analyse du collage ont montré que les propriétés de délaminage étaient principalement influencées par la nature du matériau adhésif plutôt que par le type de structures de renforcement. La nature de la matrice influence également le type de défaillance car avec l'époxy, la défaillance dominante était cohésive tandis qu'avec la matrice thermoplastique, elle s'est transformée en défaillance adhésive et intra-laminaire. La plasticité et la ductilité de la matrice ont plus influencé les propriétés finales que le type de rupture, malgré la rupture cohésive de l'époxy, la matrice thermoplastique avait plus de force de délamination. Les propriétés de traction et de flexion des FML renforcées de jute tissé OTT 3D étaient supérieures à celles des FML renforcées tissées OLL 3D en raison de la fraction de volume de métal plus élevée, ce qui était possible grâce à une construction plus serrée du tissu OTT. Les propriétés de traction et de flexion des composites hybrides renforcés et des FML ont été influencées par le type de matrice et le matériau de la peau 2D. Les propriétés globales plus élevées ont été obtenues avec une matrice époxy suivie d'une matrice PVB. Les FML à base de PVB ont montré que leurs propriétés étaient comparables à celles de l'époxy. Le test de flexion a montré que les FML hybrides à base de PP échouaient prématurément en raison d'une délamination entre la peau synthétique et l'âme tissée 3D. L'époxy et le PVB ont montré une meilleure imprégnation du renfort contrairement au PP dans lequel seul un verrouillage mécanique a été observé. Les propriétés d'impact dynamique des composites hybrides et des FML ont montré que les caractéristiques de dissipation d'énergie étaient influencées par la matrice et l'hybridation du renforcement
In current study the mechanical properties of 3D woven jute reinforced and hybrid 3D woven jute reinforced FMLs were investigated. The four-layered 3D woven reinforcement was made with jute yarn using four types of interlocking patterns e.g. Orthogonal Through Thickness OTT and Orthogonal Layer to Layer OLL interlocking. The vacuum infusion technique was used for the fabrication of FMLs made with 3D woven jute reinforcement. After the optimization of 3D woven reinforcement the hybrid reinforced FMLs were developed in which OTT 3D woven fabric was sandwiched between 2D woven skin. Four different kinds of fibres were used to make 2D woven skin e.g. jute, aramid, carbon, and glass while three different kinds of matrix were employed, e.g. epoxy, PVB and PP. The compression hot press was used to develop hybrid reinforced FMLs. Aluminium used to make all FMLs was anodized before using for fabrication. The adhesive properties were investigated to check the quality of surface treatment, metal-composites bonding and effect of fibres and matrix. Both monotonic and dynamic properties were also investigated. The adhesive properties were characterized using t-peel and floating roller peel tests. The monotonic properties were analyzed using tensile and flexural tests. The low velocity impact performance was determined using drop weight low velocity impact test. The results showed that the anodized aluminium surface had high surface free energy so the better wetting of aluminium can be achieved by anodizing as compared to other type of surface preparations. The adhesive bonding analysis results showed that the delamination properties were mainly influenced by the nature of adhesive material rather than the type of structures of reinforcement. The nature of the matrix also influences the type of failure as with the epoxy the dominant failure was cohesive while with thermoplastic matrix it changed to adhesive and intra-laminar failure. The plasticity and ductility of matrix influenced the final properties more than the type of failure, in spite of cohesive failure of epoxy the thermoplastic matrix had more delamination force. The tensile and flexural properties of OTT 3D woven jute reinforced FMLs were higher than the OLL 3D woven reinforced FMLs due to the higher metal volume fraction, this was possible due to tighter construction of OTT fabric. The tensile and flexural properties of hybrid reinforced composites and FMLs were influenced by the type of matrix and material of 2D skin. The overall higher properties were achieved with an epoxy matrix followed by PVB matrix. The PVB-based FMLs showed that their properties were comparable with the epoxy. The flexural test showed that hybrid FMLs based on PP were failed prematurely due to delamination between synthetic skin and 3D woven core. Both epoxy and PVB showed better impregnation of the reinforcement unlike PP in which only mechanical interlocking was seen. The dynamic impact properties of hybrid composites and FMLs showed that the energy dissipation characteristics were influenced by matrix and hybridization of reinforcement

Le premier objectif était d'étudier la préparation de poudres nanocomposites NTC-métal-ZrO2 par la méthode de synthèse in situ des nanotubes de carbone (NTC). Les conditions de synthèse par combustion conduisant à des solutions solides entre la zircone et un ou plusieurs des oxydes de fer, cobalt, molybdène ou yttrium ont été déterminées. Toutes les solutions solides obtenues se sont révélées stabilisées sous forme quadratique ou cubique, mais l'incorporation de l'yttrium a été nécessaire pour assurer une stabilité thermique convenable. Leur réduction sélective soit sous H2, soit sous H2-CH4 ou H2-C2H4, pour former respectivement des poudres métal-ZrO2 ou NTC-métal-ZrO2, a été étudiée. Le deuxième objectif était d'étudier la consolidation et la densification par frittage flash (spark-plasma-sintering) des poudres nanocomposites à matrice ZrO2 et de poudres modèles NTC biparois-Co/Mo-MgO. Les propriétés mécaniques et la conductibilité électrique des matériaux denses ont été mesurées
The first objective was to study the preparation of CNT-metal-ZrO2 nanocomposite powders by the carbon nanotubes (CNT) in situ synthesis method. The conditions for the combustion synthesis of solid solutions between zirconia and one or several oxides of iron, cobalt, molybdenum or yttrium have been established. All solid solutions were obtained in stabilised form, either tetragonal or cubic, but yttrium incorporation was necessary to ensure a suitable thermal stability. Their selective reduction in either H2, or H2-CH4 or H2-C2H4 was studied in order to form metal-ZrO2 powders or CNT-metal-ZrO2 powders, respectively. The second objective was to study the consolidation and densification by spark-plasma-sintering of the ZrO2-matrix nanocomposite powders and of double-walled CNT-Co/Mo-MgO model powders. The mechanical properties and the electrical conductibility were measured

Le changement climatique va exiger une industrie plus sobre, dans laquelle les matériaux “verts” peuvent jouer un rôle prépondérant. Les matériaux composites n’échappent pas à cette règle, et tout effort pour diminuer leur empreinte écologique doit être entrepris, tout en conservant des niveaux de performance et de durabilité acceptables.Le remplacement partiel de fibres de carbone par des fibres de lin est par exemple une possibilité de réduction de l’impact environnemental de ces matériaux composites. Les énergies de surface des deux fibres étant relativement différentes, les propriétés des matériaux composites issus de cette hybridation ne sont potentiellement pas optimales. De plus, les fibres végétales sont hydrophiles, ce qui pose deux problèmes : d’une part, cela les rend incompatibles avec nombre de polymères, hydrophobes. D’autre part, cela peut engendrer une réduction de la durabilité du composite, plus susceptible de se gorger en eau.Dans cette étude, un traitement par fluoration directe par du fluor moléculaire F2 a été mis en place, afin de niveler les énergies de surface des deux types de renfort et de favoriser leur interaction avec la matrice. Ces travaux se sont focalisés sur la fluoration du renfort carbone, tandis qu’une autre thèse menée en parallèle s’est focalisée sur la fluoration du lin.Dans un premier temps, un état de l’art sur la fluoration des fibres de carbone a été proposé sous la forme d’une revue de littérature. La versatilité de la liaison carbone-fluor et les conditions expérimentales permettant de jouer dessus ont été décrites en détail.Dans un deuxième temps, il a été montré par un large panel d’analyses physico-chimiques que la fluoration à température ambiante de fibres de carbone permettait de fluorer leur ensimage, et donc d’ajuster l’énergie de surface des fibres de carbone. Le même traitement a été ensuite mené sur une large gamme de températures, montrant successivement une fluoration et une hyperfluoration de l’ensimage, puis une fluoration de la fibre de carbone elle-même, avec une augmentation drastique de son hydrophobie et une diminution de sa composante polaire. Ces fibres de carbone et de lin fluorées ont ensuite été intégrées par infusion dans une matrice époxyde avec différentes séquences d’empilement. Les essais mécaniques sont peu concluants vis-à-vis d’une éventuelle amélioration de la compatibilité due à la fluoration, ce qui s’explique par l’optimisation d’interface permise par l’ensimage dans le cas de fibres non-fluorées. Les tests de vieillissement sont quant à eux prometteurs, puisque les matériaux intégrant des fibres fluorées absorbent moins d’eau que ceux renforcés de fibres non-fluorées
Climate change will require a more sober industry, in which “green” materials may play a key role. This also applies to composite materials, and every possibility to reduce their carbon footprint might be considered, while maintaining acceptable performance and durability levels.Partial replacement of carbon fibres by flax fibres is for instance a way to reduce the environmental impact of these composite materials. Surface energies of the fibres being quite different, the properties of the composite materials resulting of such a hybridisation might not be optimised. Moreover, flax fibres are hydrophilic, which rises two problems: they are poorly compatible with hydrophobic polymers, and can lead to a decrease of the durability of the composite, more susceptible to absorb water.In this study, a treatment by direct fluorination by molecular fluorine F2 has been implemented, aiming at level the surface energies of the fibres and increase their affinity with the matrix polymer. This work is mainly dedicated to the fluorination of carbon fibres, while another simultaneous doctoral project focused on flax fibre fluorination.First, a state of the art on the fluorination of carbon fibres has been realised, and published as a literature review, where the versatility of the carbon-fluorine bond and the experimental conditions leading influencing it were carefully described.It has then been shown by a wide variety of physicochemical analyses that room-temperature fluorination of carbon fibres was a way to fluorinate their sizing, and thus to tailor their surface energy. The same treatment was carried on a wide temperature scale, successively highlighting a sizing fluorination and hyperfluorination, and then a fluorination of the carbon fibre, leading to a huge increase of its hydrophobicity, and a decrease of its polar component.These fluorinated carbon and flax fibres were then integrated in an epoxy matrix by infusion process, with several stacking sequences. Mechanical tests do not show an improvement of the fibre-matrix compatibility thanks to fluorination, which might be explained by the high-quality interface allowed by sizing for the non-fluorinated fibres. Wet ageing tests are however promising, as composites made with fluorinated fibres absorb less water than composites made with non-fluorinated fibres

Le but de ce travail de thèse est de répondre à l'obsolescence programmé d'un film polymère fluoré utilisé dans l'industrie aéronautique et commercialisé par Dupont de Nemours : le Tedlar®. Pour ce faire nous avons étudié plusieurs matrices à réseau inorganique synthétisées par voie sol-gel et plus particulièrement une matrice silicique contenant un précurseur à longues chaînes fluorées. En ajoutant dans ces formulations des charges à la fois microniques et nanométriques, il a été possible d'obtenir des films superhydrophobes et lipophobes mis en forme par pulvérisation. Afin de répondre plus particulièrement au cahier des charges imposé, une seconde matrice hybride à composante polymère à été étudiée. Ces nouveaux films, photo-activés par l'intermédiaire de photoamorceurs de polymérisation et d'acides photogénérés, ont permis d'obtenir des propriétés mécaniques et de gonflement (caractérisées par nanoindentation et ellipsométrie) adéquates. La polymérisation des fonctions mehtacrylates a été suivie par RMN solide du carbone ainsi que par infrarouge. La condensation inorganique l'a été par RMN solide du silicium. La création d'un réseau interpénétré organique / minéral ainsi que la présence de fluor à la surface et dans le volume des films à permis l'obtention de couches ayant des propriétés barrières très intéressantes
The main purpose of this thesis was to provide an alternative to replace a fluorinated polymer film used in the aerospace industry (commercialized by Dupont de Nemours): the Tedlar®. To that end, several inorganic network based films have been studied. They have been synthesized by sol-gel chemistry. We furthermore investigated the behavior of a silica based matrix containing a perfluorinated organosilane. By adding in the mixture some nano and micro-particles, the spray-obtained films exhibit exceptional dewetting properties. In addition to their super hydrophobic behavior, those films are also lipophobic. To achieve all the specifications this project needs, a second matrix, involving an interpenetrated organic / inorganic framework, has been studied. These new films, which are UV-light initiated, showed very good properties: we characterized the mechanical ones by nano-indentation while the swelling of these coatings and their barrier properties have been examined by ellipsometry. The inorganic densification has been monitored by solid state 29Si NMR MAS and the organic polymerization by FTIR, 1H and 19F liquid RMN and 13C solid NMR. The creation of an hybrid network with fluorine at the surface and in the width of the films has permit to obtain coatings with all the requirements of our specification need

Les structures aéronautiques sont aujourd’hui largement réalisées à partir de matériaux composites, permettant ainsi d’en diminuer la masse. L’impact sur structure composite est une des sources de dommage la plus courante et la plus pénalisante. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle prédictif d’impact sur stratifiés unidirectionnels de faible épaisseur afin, dans un premier temps, de mieux comprendre les mécanismes d’endommagement mis en jeu et, dans un deuxième temps, de pouvoir proposer des pistes d’amélioration de la tenue de ces structures. La première étape de ces travaux a consisté à développer un modèle éléments finis explicite de stratifiés composite unidirectionnel, en s’appuyant sur les travaux d’impact sur pale d’hélicoptère réalisés par F. Pascal. Ainsi, un nouvel élément capable de représenter le comportement à l’impact des plis unidirectionnels a été formulé. Le comportement des paquets de fibres est représenté par des éléments barres stabilisés grâce à des éléments 2D spécifiques. La dégradation de ces éléments est pilotée par des lois d’endommagement déduites d’observations expérimentales. La stratégie de modélisation proposée a été identifiée sur la base d’essais expérimentaux pour deux matériaux : T700/M21 et HTA7/913. Les résultats donnés par le modèle ont ensuite été validés par une comparaison avec des essais d’impact à basse vitesse. Enfin, dans le but d’optimiser la tenue des stratifiés, des impacts à basse et moyenne vitesse sur des stratifiés hybrides unidirectionnels/tissus composites ont été étudiés expérimentalement et numériquement grâce à la stratégie de modélisation proposée
Today, composite materials are largely used in the manufacturing of aeronautical structures, in order to lighten their weight. Impact on composite structures is one of the most detrimental loading. The present study aims to develop a predictive modelling of impacts on thin unidirectional laminates in order to, firstly, better understand the damage mechanisms involved, and, secondly, be able to provide guidance for a strength improvement of these structures. First, an explicit finite element modelling of unidirectional laminates is developed based on the work of F Pascal dealing with impact modeling on helicopter blades. Thus, a new element that can represent the impact response of unidirectional plies is formulated. The behavior of the bundle of fibers is modeled with rod elements stabilized with specific 2D elements. The degradation is managed using damage based on experimental observations. The parameters of the proposed modelling strategy are identified on the basis of experimental tests carried out on T700/M21 and HTA7/913 composites. The results provided by the modeling are then validated by a comparison with experimental low velocity impact results. Finally, in order to improve the laminate strength, low velocity and medium velocity impacts on hybrid unidirectional/woven composite laminates are studied experimentally and with the developed modelling strategy

Les solides organiques offrent des perspectives prometteuses de materiaux pour la realisation de dispositifs electroniques. La sensibilite de ces materiaux a un environnement physico-chimique conduit a les utiliser pour l'integration de capteurs intelligents. Le travail que nous presentons concerne des structures minces de polyethylene (ldpe) dans lequel sont inclus des sels de complexes a transfert de charges (ctc). La methode d'elaboration permet de realiser des films conducteurs de quelques microns d'epaisseur dans lesquels la cristallisation des sels depend des conditions d'elaboration. Une part importante de cette etude est consacree a la correlation entre la composition des films et leurs proprietes de conduction electrique. Nous cherchons aussi, en plus de l'optimisation du procede d'elaboration, a contribuer a une meilleure comprehension des mecanismes de conduction electrique qui restent a eclaircir en ce qui concerne ces materiaux. Les mesures en continu mettent en evidence des phenomenes d'injection au-dela d'une zone ohmique a 10#3v/cm. Les mesures en alternatif (jusqu'a 1 mhz) revelent, suivant la concentration en sels de ttf-tcnq, des variations plus ou moins importantes de la conductivite autour de 100 khz. Des hypotheses concernant le comportement en frequence sont proposees. Ces resultats permettent de determiner differents parametres propres a ces structures et qui caracterisent les modes de conduction observes. Dans l'objectif de l'exploitation de ces films comme detecteur d'entite gazeuse, des essais d'absorption ont ete realises avec de l'oxygene, du dioxide d'azote, du dioxyde de carbone ainsi que sous atmosphere humide. Les premiers resultats obtenus par absorption sont tres encourageants pour la mise au point et le developpement de dispositifs capteurs utilisant ces materiaux

L'objectif de ce travail est d'apporter une aide à la décision quant au choix d'un matériau composite à renfort tissé hybride et non hybride pour une application où les effets du vieillissement conditionnent la décision. Cet objectif nécessite à la fois une approche expérimentale et théorique. L'approche expérimentale est menée, à partir d'essais standards (traction, flexion et torsion), par une caractérisation des propriétés élastiques et ultimes de chaque constituant (résine et unidirectionnel) et de chaque composite à renfort tissé. L'identification des mécanismes d'endommagement est ensuite obtenue sur la base des essais précédents puis d'essais de délaminage (mode I, II et mixte (I+II)) par l'utilisation d'une méthodologie associant les techniques d'émissions acoustiques et de microscopie. L'analyse met en évidence l'influence du vieillissement des résines, des fibres et des interfaces sur les modes de rupture du composite pouvant ainsi être très différents avant et après vieillissement. La seconde partie est consacrée à la modélisation du comportement mécanique des composites à armure hybride ou non dans les domaines élastiques et jusqu'à rupture. A partir d'une décomposition de la cellule de base, l'application de la théorie du stratifié permet de déterminer les propriétés élastiques 3D du composite en fonction des constituants, de l'armure, du titre des mèches et des caractéristiques géométriques puis de prédire les ruptures locales et finales du composite après prise en compte des endommagements successifs des constituants (résine et mèches). Le modèle aboutit à un logiciel de calcul nommé Mesotex permettant d'analyser aisément l'influence des paramètres structuraux (titre des mèches, armure, quantité de résine et hybridation) sur les propriétés élastiques et à rupture du composite. L'étude paramétrique conduit à faciliter le choix d'un matériau et d'atteindre un compromis coût/masse/performance optimisé.