Дисертації: "Matériaux composites sandwichs"

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Salloum, Joulia. "Comportement mécanique de Matériaux Sandwichs Innovants pour application nautique." Electronic Thesis or Diss., IMT Mines Alès, 2023. http://www.theses.fr/2023EMAL0017.

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Анотація:

Ce travail consiste en une étude expérimentale et numérique du comportement mécanique endommageable de matériaux composites sandwichs utilisés pour l’industrie nautique. A des fins d’éco-conception, les parements stratifiés exploitent des non tissés triaxiaux à base de basalte associés à une résine partiellement biosourcée (greenpoxy) et les mousses d’âme sont produites en PET recyclé. Au-delà de la préparation de ces matériaux par infusion sous vide et de leur caractérisation microstructurale et mécanique, le développement d’un modèle robuste capable de prévoir la réponse de ces matériaux sandwichs sous sollicitation statique en constitue l’objectif principal. Qu’il s’agisse de compression de la mousse seule, de traction simple du monolithique selon différentes directions ou de flexion sur le composite sandwich, l’ensemble des essais mécaniques est instrumenté par de la corrélation d’images sur plusieurs faces de l’échantillon pour suivre l’évolution des endommagements en temps réel. L’étude par éléments finis 3D de la réponse mécanique des constituants seuls (mousse et monolithique) et du sandwich est réalisée sur la base de simulations sous Abaqus® dans le but de juger de l’applicabilité des critères de rupture et des méthodes d’évolution des dommages. Pour la mousse, le modèle « crushable foam » a été utilisé afin de prédire l’effondrement au sein de la mousse dans la structure sandwiche. Pour le monolithique, un modèle d'endommagement progressif des constituants fibre/matrice est adopté au sein de chaque pli et des éléments cohésifs entre plis adjacents permettent de rendre compte de la délamination à une échelle mésoscopique. Cette méthodologie a pour but de prédire l'initiation et l'accumulation des dommages dans le stratifié. La méthodologie proposée est générique et constitue une base évolutive permettant notamment d’introduire la notion de cohésion entre fibre et matrice dont on souhaiterait juger de l’efficacité
This work consists of an experimental and numerical study of the mechanical behaviour of sandwich composite materials used in the nautical industry, up to damage occurrence and its evolution. For eco-design purposes, the facings are made of NCF triaxial basalt fibre laminates and a partially bio-sourced resin (greenpoxy), and the core consists of recycled PET foam. In addition to preparing these materials via vacuum infusion and conducting their microstructural and mechanical characterisation, the main goal of this study is to develop a robust model capable of predicting the response of these sandwich materials under static loading. It is worth noting that all conducted mechanical tests, including compression of the foam alone, simple traction of the monolithic in different directions, or bending of the sandwich composite, are instrumented by image correlation on multiple sides of the specimen to monitor the real-time damage evolution. Furthermore, a 3D finite element study of the mechanical response of the single components (foam and monolithic) and the sandwich is carried out based on Abaqus® simulations to assess the applicability of failure criteria and damage evolution methods. For instance, regarding the foam, the "crushable foam" model was used to predict its collapse within the sandwich structure. As for the monolithic, a progressive damage model of the fibre/matrix constituents is adopted within each ply, and cohesive elements between adjacent plies are used to account for delamination on a mesoscopic scale. This methodology aims to predict the initiation and accumulation of damage in the laminate. The proposed methodology is generic and provides an evolving basis for introducing the concept of cohesion between fibre and matrix, the effectiveness of which is intended for evaluation

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Khawar, Farooq Muhammad. "Comportement mécanique des composites sandwichs en statique et fatigue cyclique." Le Mans, 2003. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2003/2003LEMA1006.pdf.

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L'objectif de ce travail est de mettre en évidence un comportement général vis à vis de la fatigue des composites sandwichs en flexion. Une étude détaillée est menée pour caractériser le comportement mécanique des constituants du sandwich en statique et en fatigue. La peau est sollicitée en flexion alors que l'âme est sollicitée en compression, en cisaillement, en flexion trois-points et en poinçonnement. La théorie des plaques sandwiches dans le cas de la flexion trois-points est utilisée pour caractériser la performance des sandwichs en fonction de la densité et de l'épaisseur de l'âme. Des essais de fatigue cyclique sont conduits en contrôle force et en contrôle déplacement sur des éprouvettes sandwiches. Ensuite, la durée de vie des matériaux sandwichs en fonction des conditions de chargement est déterminée en utilisant le critère N10. Les durées de vie sont caractérisées par les courbes de Wöhler et ont permis de mettre en évidence l'influence de l'épaisseur et de la densité de l'âme du sandwich sur la tenue en fatigue des matériaux. Les résultats déduits des essais de fatigue ont permis également de développer une description du comportement en fatigue des matériaux sandwichs en flexion 3-points. Cette description est abordée en utilisant la réduction de la rigidité en fonction du nombre de cycles. Ensuite, une approche fondée sur l'analogie entre le comportement et l'évolution de l'endommagement par fatigue des sandwichs est utilisée pour définir le paramètre d'endommagement. Le modèIe développé est appliqué à cette approche pour analyser l'endommagement de différents sandwichs au cours du cyclage. La confrontation des résultats analytiques et expérimentaux sont pour la plupart en bonne concordance
The aim of the this study is to investigate the mechanical behaviour of sandwich composite materials under static and fatigue. Initially, static and fatigue testing of cores in compression, indentation, shear and three-point bending tests and skins in flexural tests are conducted to derive the mechanical behaviour and the characteristics for the constituants of the sandwich composites. Detailed investigations have been carried out to study the performance of sandwich specimens of different core thickness and densities at various span lengths in static flexural tests. Phenomena of pure bending and shear are characterised at different span lengths and compared to the results obtained by the sandwich beam theory. Damage initiation, progression, coalescence and failure are observed in sandwich specimens during fatigue testing and correlated with stiffness degradation. Mechanical behaviour of sandwich composites is highly affected by the core thickness and the density of the foams and depends on the type of loading, the frequency, as well as the applied loading levels and ratios. Fatigue life is characterised by Wohler curves using N10 criterion for different types of sandwich composites. Finally, analytical models are developed on the basis of a stiffness degradation approach to predict the fatigue life and damage development in sandwich composite materials. A good agreement is found between experimental and analytical results

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Tran, Van Luan. "Etude du comportement hygro-thermo-mécanique d'un matériau composite sandwich avec âme balsa utilisé en applications navales." Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2001.

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Les matériaux composites sandwichs ont été largement adoptés dans le domaine naval car ils présentent des atouts de légèreté et de bonne résistance mécanique. Cependant, leur tenue à l'humidité en environnement marin est encore difficile à prédire et leur résistance au feu constitue l'une des limitations principales à leur utilisation dans un plus grand nombre de cas. Ce travail s'intéresse au comportement d'un composite sandwich à base de peaux en verre-polyester et d'une âme balsa. Le balsa, élément principal du matériau, peut absorber une très grande quantité d'eau ce qui peut alors affecter ses caractéristiques mécaniques. De plus, la présence d'humidité peut influer sur la tenue au feu du matériau. Aussi, afin de mettre en évidence la durabilité du matériau et la physique des phénomènes rencontrés, de nombreuses expériences ont été menées en conditions variées d'humidité, de température et de chargements mécaniques. En complément de résultats classiques obtenus sur le balsa, des essais de tenue au feu ont été associés à des essais de flexion du composite sandwich pour en estimer la résistance en fonction du temps de combustion. Enfin, à partir de résultats expérimentaux associés à la reprise en eau du balsa et du composite sandwich, des modélisations permettant de mieux comprendre et de prédire l'état mécanique de la structure sandwich ont été établis
Sandwich composite structures have been widely adopted in the naval field because they exhibit both lightness and good mechanical strength. However, their resistance to moisture in the marine environment is difficult to predict, and their fire resistance is one of the main limitations to their use in a greater number of cases. In this work, we focus on the behavior of a composite sandwich composed with glass-polyester skins and balsa core. Balsa, which is the main constituent, can absorb a large amount of water which may affect its mechanical properties. Moreover, the presence of moisture can influence the fire resistance of the material. Thus, in order to highlight the material durability and the physical phenomena encountered, several experiments were performed in miscellaneous conditions of humidity, temperature and mechanical loadings. In addition to classical results obtained on the balsa, testing of fire resistance combined with bending tests on sandwich composite materials were achieved to estimate the residual strength as a function of the combustion time. Finally, from experimental results related to the water uptake of balsa and of sandwich composite, modelling was computed to better understand and predict the mechanical state of the studied sandwich structure

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Rizk, Georgio. "Durabilité des matériaux composites sandwichs en conditions extrêmes : tenue au feu et évolution des propriétés mécaniques." Thesis, Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018NANT4098/document.

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Les matériaux composites jouent un rôle de plus en plus important dans notre société dans de très nombreux domaines (aéronautique, naval, génie civil), de par leurs avantages en terme de légèreté, d’inaltérabilité et de rigidité. Il est donc primordial de comprendre et d’évaluer leurs propriétés sur le long terme (durabilité). Cependant, l’utilisation de ce type de matériau nécessite des précautions particulières notamment en ce qui concerne la tenue au feu. En effet, les composites sandwichs sont hautement inflammables et résistent mal à la chaleur. L’objectif de ce projet de thèse est d’étudier de manière combinée la durabilité thermo-mécanique (tenue au feu) de matériaux composites sandwichs à matrice polymère par le biais de mesures expérimentales au cône calorimètre. Il s'agit également de modéliser les variations de propriétés mécaniques induites en fonction de la température et du temps de combustion, en utilisant un modèle multiphysique basé sur une approche éléments finis (Abaqus). Les processus de dégradation thermique de ces matériaux sont présentés en fonction de la température et du temps, ainsi que les lois de comportement et les modèles d’estimation des propriétés thermiques et mécaniques. Un modèle numérique thermique amélioré est programmé sur le logiciel Abaqus et validé en lien avec des mesures expérimentales de tenue au feu (four, cône calorimètre). Des confrontations mesures expérimentales / modèle numérique, effectuées sur plusieurs configurations de scénario de tenue au feu, sont réalisées afin de comprendre et prédire le comportement et les propriétés thermo-mécaniques des matériaux composites sandwichs
Composite materials play an increasingly important role in our society in many fields (aeronautics, naval, civil engineering), because of their advantages in terms of lightness, unalterability and rigidity. It is therefore essential to understand and evaluate their properties in the long term (durability). However, the use of this type of material requires special precautions, particularly with regard to fire resistance. Indeed, sandwich composites are highly flammable and poorly heat resistant. The aim of this thesis project is to study in a combined way the thermomechanical durability (fire resistance) of polymer matrix composite sandwich materials by means of experimental measurements with a calorimeter cone. It is also a question of modeling the variations of mechanical properties induced as a function of the temperature and the combustion time, using a multiphysical model based on a finite element approach (Abaqus). The processes of thermal degradation of these materials are presented as a function of temperature and time, as well as behavior laws and of thermal and mechanical properties predictions. An improved thermal numerical model is programmed and validated in relation to experimental fire resistance measurements (oven, calorimeter cone). Confrontations between experimental measurements and numerical model, performed under several fire resistance scenario configurations, are carried out in order to understand and predict the behavior and thermomechanical properties of composite sandwich materials

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Lascoup, Bertrand. "Analyse et modélisation du comportement mécanique de structures composites sandwichs multi-D." Compiègne, 2005. http://www.theses.fr/2005COMP1585.

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L'objectif de ce travail est d'appréhender les modes d'endommagement d'une structure originale sandwich renforcée par des coutures et d'apporter une aide à la décision sur le choix des paramètres géométriques et matériaux. Cet objectif nécessite à la fois une approche expérimentale et théorique. La partie expérimentale permet de cerner le comportement de ce type de structure face à des sollicitations statiques et dynamiques. Un outil R TM a été créé afin de maîtriser les paramètres de mise en œuvre et mettre en évidence l'influence de la micro-structure des renforts. L'analyse des mécanismes d'endommagement met en évidence l'influence des paramètres géométriques de couture sur le comportement de la structure. Les problématiques issues des efforts inter-laminaires sont atténuées: la fragilité de l'interface âme/peau et le dé laminage dans les peaux sont réduits. La partie modélisation vise la représentation du comportement en utilisant des théories simples et adaptées et cherche à prédire les propriétés de rigidité et de contrainte maximale dans les trois directions. Un outil informatique nommé SANDTEX apporte une aide à la décision au monde industriel
The objective of this work is to apprehend the damaging modes of an original sandwich structure strengthened by stitches and to propose a predictive tool for the choice of the geometrical and material parameters. This objective requires both an experimental and a theoretical approach. The experimental part enables to determine the behavior of this type of structure under static and dynamic stresses. A R TM device was created in order to control the implementation parameters and to highlight the influence of the microstructure of the reinforcements. The analysis of the damage mechanisms highlights the influence of the geometrical parameters of stitches on the behavior of the structure. The problems resulting from the inter-laminar efforts are attenuated: the brittleness of the core/skin interface and delamination into the skins is reduced. The modelling part allows to represent the material behavior by using simple and adapted theories and seeks to predict the rigidity and the maximum stress in the three directions. A data-processing tool named SANDTEX brings a predictive tool to the industrial world

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Ben, Ammar Imen. "Contrôle de santé vibro-acoustique de l'endommagement des matériaux composites à base polymère pour l'aéronautique." Thesis, Le Mans, 2014. http://www.theses.fr/2014LEMA1014/document.

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Ce travail de thèse a pour objet d’étudier le comportement mécanique en statique, en fatigue, en vibration linéaire et non linéaire et d’évaluer et suivre les mécanismes endommagement par émission acoustique des matériaux composites stratifiés et sandwichs. Deux grandes familles de matériaux composites ont été considérées dans ce travail: a) descomposites stratifiés constitués de fibres de carbone, fibres hybrides (verre/carbone) et fibres de verre avec différentes séquences d’empilement associées à une résine époxyde, b) des matériaux sandwichs constitués de peaux en stratifiés à fibres de verre/résine époxyde et d'une âme en mousse PVC de différentes densités. La mise en oeuvre de l’ensemble de ces matériaux est réalisée au laboratoire (LAUM).Les composites stratifiés ont été caractérisés en sollicitations de traction et de flambement en statique et en fatigue. Au cours de ces essais, les signaux d’émission acoustique sont collectés dans les différents matériaux. Les mécanismes d’endommagement de chaque matériau sont identifiés, caractérisés et suivis en utilisant une analyse multivariable(méthode de coalescence floue) des signaux collectés. L’analyse des résultats obtenus a permis de mettre en évidence l’effet du type de renfort, la séquence d’empilement et de l’épaisseur des couches à 90° sur le comportement mécanique et sur la dynamique de chaque mécanisme d’endommagement jusqu’à la rupture des différents stratifiés. Une analyseexpérimentale du comportement dynamique des composites stratifiés de différents renforts fibreux et différentes orientations des plis a été menée dans le cas de vibration en flexion. La réponse à une excitation par pot vibrant a été établie et les fréquences de résonance et les amortissements ont été déduits et comparés dans différents composites.Ensuite, une étude détaillée est menée pour caractériser le comportement mécanique en statique et en fatigue cyclique des matériaux sandwichs avec une âme de différentes densités.Les essais ont été conduits en flexion 4-points sur des poutres de ces matériaux. L’analyse des résultats et l’observation des signaux d’EA obtenus dans ces structures ont permis de définir les principales signatures acoustiques des différents modes d’endommagement prépondérants dans les peaux et dans l’âme du matériau sandwich. Une étude de comportement vibratoire linéaire des composites sandwichs aux états sains a été menée en flexion.Enfin, une étude du comportement mécanique en statique, en fatigue cyclique, en vibration linéaire et non linéaire des matériaux sandwichs endommagés par des fissures de type cisaillement dans l’âme a été menée. Les caractéristiques statiques sont déterminées en fonction de la densité de fissuration. En fatigue, la rigidité, l’énergie dissipée, l’amortissement et la durée de vie sont évalués à partir des données expérimentales en fonction de la densité defissures et du nombre de cycles. Ensuite, une étude expérimentale du comportement vibratoire linéaire et non-linéaire des composites sandwichs endommagés a été menée. Elle a permis de mesurer les fréquences propres et les amortissements de ces matériaux autour de chaque pic de résonance en fonction de la densité de fissuration. Enfin, la méthode de vibration non linéaire a été appliquée pour caractériser le comportement des matériaux sandwichsendommagés par fissuration. Les paramètres non linéaires relatifs au décalage fréquentiel et à l’amortissement sont mesurés en faisant varier l’amplitude d’excitation et sont comparés aux paramètres linéaires
The present study investigates the mechanical behavior under static, fatigue, linear and non linear vibration and assesses damage by the acoustic emission method of laminated composite materials (tensile and buckling) and of sandwich composite materials (4 points bending)

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Idriss, Moustapha. "Analyse expérimentale et par élément finis du comportement statique et vibratoire des matériaux composites sandwichs sains et endommagés." Phd thesis, Université du Maine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00808603.

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Ce travail de thèse a pour objet d'analyser le comportement en statique, en fatigue et en vibration linéaire et non linéaire des matériaux sandwichs en présence d'une décohésion de longueur variable. Une étude détaillée est d'abord menée pour caractériser le comportement mécanique en statique et en fatigue de ces matériaux. Les essais ont été conduits en flexion 3-points sur des poutres de ces matériaux pour plusieurs distances entre appuis et pour plusieurs longueurs de fissure. En vibration, une étude expérimentale de la réponse en fréquence à une impulsion, menée à l'aide d'un vibromètre laser a permis de mesurer les fréquences propres et les amortissements de ces matériaux autour de chaque pic de résonance en fonction de la longueur de fissure. Les résultats déduits de l'analyse expérimentale sont comparés à ceux obtenus à partir d'une analyse par éléments finis. Enfin, une méthode de vibration non linéaire a été appliquée pour caractériser le comportement des matériaux sandwichs endommagés par fissuration. Les paramètres non linéaires relatifs au décalage fréquentiel et à l'amortissement sont mesurés en faisant varier l'amplitude d'excitation. Cette étude a permis de montrer que les paramètres non linéaires sont plus sensibles à l'endommagement que les paramètres linéaires.

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Hoang, Minh Phuc. "Homogénéisation analytique de structures de nid d'abeille pour des plaques composites sandwich." Thesis, Reims, 2015. http://www.theses.fr/2015REIMS011/document.

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L'objectif de cette thèse est de développer des modèles d'homogénéisation analytiques de panneaux sandwichs en nid d'abeilles. A la différence des méthodes classiques, l'effet des peaux est pris en compte, conduisant à des propriétés mécaniques très différentes. Dans les cas des tractions, flexions, cisaillement dans le plan, cisaillements transversaux et torsion, différentes séries de fonctions analytiques sont proposées pour prendre en compte la redistribution des contraintes entre les parois du nid d'abeilles. Nous avons étudié l'influence de la hauteur du nid d'abeilles sur les propriétés élastiques. Les courbes des modules obtenues avec le modèle proposé sont bien bornées par les valeurs obtenues avec la théorie des poutres. Les contraintes d'interface sont également étudiées afin de comparer avec les modèles existant pour le problème de traction. De nombreux calculs numériques ont été réalisés avec nos H-modèles pour les problèmes de tractions, de flexions, de traction-flexion couplés, de cisaillement dans le plan, de cisaillement transversal et de torsion. De très bon accords ont été obtenus entre les résultats issus des H-modèles et ceux issus des calculs en éléments finis de coques en maillant complètement les panneaux sandwichs. Nos H-modèles ont été appliquées aux calculs de grandes plaques sandwichs industrielles en nid d'abeilles. La comparaison desrésultats entre les H-modèles et les calculs en éléments finis de coques du logiciel Abaqus sont en très bon accord
The aim of this thesis is to develop an analytical homogenization model for the honeycomb core sandwich panels. Unlike conventional methods, the skin effects are taken into account, leading to a very different mechanical properties. In the cases of extensions, bendings, in-plane shear, transverse shears andtorsion, different analytical function series are proposed to consider the stress redistribution between the honeycomb walls. We have studied the influence of the height of the core on its homogenized properties. The moduli curves obtained by the present H-models are well bounded by the moduli values obtained by the beam theory. The interface stresses are also studied to compare with existing models for stretching problem. Many numerical computations with our H-models have been done for the problems of stretching, bending, in-plan and transverse shearing, as well as torsion. Very good agreement has been achieved between the results of the H-models and the results obtained by finite element simulations by completely meshing thesandwich panel with shell elements. Our H-models have been applied to the computations of industrial large sandwich panels with honeycomb core. The comparison of the results between the H-models and the simulations with Abaqus shell elements are in very good agreement

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Min, Kyung-Tak. "Optimisation d'un cylindre en sandwich composite soumis à des sollicitations combinées." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI201.

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Kail, Renaud. "Modélisation asymptotique et numérique de plaques et de coques stratifiées." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066606.

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Cette thèse propose une modélisation des structures minces stratifiées et sandwiches qui requièrent une bonne approximation des contraintes locales. Notre étude est consacrée d'abord aux plaques stratifiées, ensuite aux coques peu profondes. La démarche adoptée pour ces deux parties est identique: la modélisation est effectuée par une technique de développement asymptotique utilisant la demie épaisseur du stratifie comme petit paramètre. Le problème d'élasticité tridimensionnelle est ainsi transformé, par homogénéisation, en un problème posé sur la surface moyenne de la structure. Chaque terme du développement est calculé de façon récurrente simple et garantit la continuité des déplacements et du vecteur contrainte aux interfaces. Le degré d'approximation de la solution est alors déterminé par le nombre de termes du développement calculés. Le logiciel Coala a été réalisé à partir des modèles développés. Pour la résolution du problème bidimensionnel, deux éléments de plaque et un de coque ont été construits dans le cadre d'une méthode conforme d'éléments finis. Les contraintes tridimensionnelles sont alors calculées pour chaques éléments. Nous présentons des tests de validation obtenus par comparaison avec des solutions analytiques, d'autres codes de calcul et des résultats expérimentaux. Ils concernent essentiellement des sandwiches et un intérêt tout particulier est porté sur les contraintes, notamment transverses. Une étude paramétrique a également été effectuée sur les plaques sandwiches

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Khalfallah, Moussa. "Etude expérimentale et modélisation numérique du comportement thermomécanique d’un sandwich agrocomposite à base de fibres longues de lin." Thesis, Reims, 2015. http://www.theses.fr/2015REIMS003.

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Afin de réduire les déchets et les émissions de CO2, la demande des constructeurs automobiles a évolué vers l'utilisation de nouveaux matériaux biosourcés permettant d'alléger les véhicules et diminuer leur consommation en carburant. Dans ce contexte, la thèse a eu pour objectif de réaliser un panneau sandwich léger et résistant renforcé par des fibres longues de lin pour des applications semistructurelles automobiles. Outre la recherche bibliographique, le travail est réparti en trois volets : la mise en œuvre, la caractérisation et la modélisation du comportement mécanique du panneau sandwich. Les peaux composites sont renforcées par un nouveau renfort « Flaxtape », qui est un voile de fibres longues de lin unidirectionnelles et ne contenant aucune filature en trame. La matrice est une résine thermodurcissable aqueuse permettant un temps de réticulation très court et une bonne processabilité. Les peaux composites et les panneaux sandwichs dérivés sont élaborés à l'aide d'un procédé de thermocompression respectant des cycles de fabrication industriels. La compréhension et l'optimisation des paramètres entrant en jeu dans leur élaboration et leur mise en œuvre (cycle de cuisson, température, séchage, densification, fraction volumique de fibres, taux de réticulation et séquence d'empilement) passent par une série de caractérisations thermomécaniques et physicochimiques. Les résultats obtenus montrent les bonnes propriétés mécaniques spécifiques du panneau sandwich à différentes températures. D'autre part, le panneau sandwich en Flaxpreg est destiné à la réalisation d'un plancher de coffre de véhicule. La modélisation numérique du comportement mécanique du panneau sandwich a permis de prédire sa réponse mécanique lorsqu'il est mis en service à différentes positions dans le coffre. Afin de simplifier la géométrie du panneau sandwich et de réduire le temps de calcul, un modèle d'homogénéisation analytique de l'âme en nid d'abeille a été utilisé pour réaliser cette étude
To reduce waste and CO2 emissions, car manufacturers use more and more new bio-sourced materials to lighten vehicles and reduce fuel consumption. In this context, this thesis aimed at processing a lightweight sandwich panel reinforced by long flax fibers for automotive semi-structural applications.In addition to the literature state of the art, the work is divided into three parts: the material processing, characterization and modeling of the mechanical behavior of the sandwich panel. The composite skins are reinforced by a new reinforcing material "Flaxtape", which is a veil of long unidirectional flaxfibers withouth any weft spinning. The matrix is an aqueous thermosetting resin with a very short cure time and good processability. The composite skins and derived sandwich panels are processed by a thermocompression technique respecting industrial production cycles. Thermomechanical and physicochemical characterizations are used to understand and optimize the parameters involved in their development (cooking cycle, temperature, drying, densification, fiber volume fraction, degree of crosslinking and stacking sequence). Our results highlight good specific mechanical properties of the sandwich panels at different temperatures.Furthermore, the Flaxpreg sandwich panel has been used for the achievement of a vehicle compartment floor. Numerical modeling of the mechanical behavior of the sandwich panel was used to predict the sandwich panel mechanical response at different positions in the trunk. To simplify the geometry of the sandwich panel and reduce the computation time, an analytical model of the homogenized honeycomb was used in this study

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Del, Broccolo Simone. "Effets de la topologie des cellules d'une structure en nid d'abeille." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD001.

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Les panneaux composites sandwich possédant une âme nid d'abeille permettent de disposer à la fois de propriétés statiques hors plan intéressantes (en raison de leur rigidité équivalente élevée) et de caractéristiques de masses faibles. Pour cette raison, ils sont largement utilisés dans les industries aérospatiale, automobile et navale. Les environnements dans lesquels ces matériaux sont utilisés mettent en jeu des efforts dans des gammes de fréquences larges. Si un rapport rigidité / masse élevé est profitable dans le domaine des basses fréquences, il conduit généralement à des comportements vibratoires et acoustiques médiocres lorsque la fréquence d’excitation augmente. La question abordée dans ce travail peut être formulée comme : comment les concepts périodiques peuvent-ils améliorer les signatures vibroacoustiques large bande et les performances de ces structures ? La plupart des solutions vibroacoustiques sont limitées en terme de bande de fréquences d’efficacité, et induisent généralement un ajout de masse. La prise en compte de règles de conception vibroacoustiques à un stade précoce du développement du produit est l'un des principaux objectifs de recherche en vue d’améliorer leurs performances et permettrait de concevoir des structures accordées sans aucune intervention ultérieure ou augmentation de masse. Ce travail se concentre donc sur l'étude des topologies de base de panneaux sandwich existants et a pour objectif de créer de nouvelles structures améliorées. La recherche a été menée en essayant de maintenir les propriétés structurelles souhaitées, ce qui justifie l'utilisation d'une telle solution en premier lieu, mais également en considérant son utilisation potentielle comme plate-forme pour la mise en place d’inserts de matériaux périodiques résonants. Ces noyaux cellulaires ont été fabriqués en utilisant la technique du Kirigami (qui est une variante de l'Origami) : il s’agit d’une ancienne technique japonaise qui consiste à créer des structures 3D en pliant et en découpant une feuille de matériau 2D. Cette technique de fabrication peut être utilisée comme un moyen systématique de produire des configurations générales en nid d'abeilles avec des composites à fibres longues par thermoformage et / ou autoclavage. Le principal indicateur utilisé ici afin d’évaluer les performances vibroacoustiques des topologies innovantes proposées est le nombre et la plage de bandes d'arrêt, également connues sous le nom de bandes interdites, qui décrivent les plages de fréquences dans lesquelles les ondes élastiques ne peuvent pas se propager dans la structure. Ce manuscrit est organisé en cinq chapitres. Le premier consiste en un bref aperçu des structures périodiques dans les différents domaines d'ingénierie. L'accent est mis sur les panneaux sandwich et leurs techniques de fabrication les plus populaires sera également décrit. Le deuxième chapitre présentera au lecteur le concept de propagation des ondes élastiques dans les milieux périodiques. De plus, des phénomènes comme les interférences de Bragg ou les bandes interdites résonantes seront présentés ainsi que la théorie de Floquet-Bloch appliquée aux structures à périodiques typiquement utilisées dans l’aéronautique. Cette dernière dérivation mathématique sera fusionnée avec l'approche d'analyse par éléments finis et mise en œuvre comme base pour les outils de prédiction numérique spécialement développés afin de permettre la réalisation d’investigations paramétriques sur des panneaux sandwich complets ou des cœurs nus. La théorie de Floquet-Bloch permet de récolter des informations cruciales sur le comportement dynamique de l’ensemble de la structure en n’effectuant l’analyse que sur une petite partie de celle-ci (cellule unitaire).[...]
Honeycomb sandwich panels are well known to provide interesting static out of plane properties because of their high equivalent stiffness whilst containing mass and for this reason, they are widely used as a ‘building brick’ in the Aerospace, Automotive and Naval industries. The environment in which these materials operate involve external forces which excites them in the mid-low frequency range. However, while a high stiffness/mass ratio is a desirable static property, the vibration frequency domain is usually in the high range and therefore they become poor mechanical and acoustic insulators within the frequency range they are usually subjected to. The question addressed then is simple: how periodic concepts can improve the broadband vibroacoustic signatures and performances of those structures? Most of vibroacoustic solutions are frequency band limited, specific and usually include the addition of mass, which for certain engineering segments is disadvantageous. Including vibroacoustic design rules at early stage of product development is one of the main research targets to improve their performance and would allow to design tuned structures without any later intervention or mass increment. This work focuses on investigating existing sandwich panel core topologies and attempt to create novel improved structures. The research was carried out trying to maintain the desired structural properties which justifies the usage of such solution in the first place but also considering its potential use as a platform for Multiphysics resonating periodic material inserts. Such cellular cores were manufactured using Kirigami, which is a variation of Origami, an ancient Japanese technique that consists in creating 3D structures by folding a 2D sheet of material. This manufacturing technique can be used as a systematic way to produce general honeycomb configurations with off-the-shelf long fibre composites by thermoforming and/or autoclaving. The main indicator on which I will focus to evaluate the vibroacoustic performance of the proposed innovative topologies will be the number and range of stopbands, also known as a bandgaps, which describe the frequency ranges in which elastic waves are not transmitted within the structure, in combination with the constituent material and its damping properties. This manuscript is organised in five chapters. The first one consists of a brief overview on periodic structures in the various engineering domains. Emphasis on Sandwich panels and their most popular manufacturing techniques will also be described. The second chapter will introduce the reader to the concept of elastic wave propagation in periodic media. Also, phenomena like Bragg or resonant bandgaps will be explained as well as the Floquet-Bloch theory applied to macro-scale structures such as aeronautical cellular cores.[...]

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Afaq, Kamran Sheikh. "Développement d'un nouveau modèle pour les structures composites "multicouches et sandwiches" avec prise en compte du cisaillement transverse et des effets de bord." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30203.

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Essassi, Khawla. "Développement et caractérisation statique et dynamique d'un composite sandwich à âme auxétique et à constituants naturels." Thesis, Le Mans, 2020. http://cyberdoc-int.univ-lemans.fr/Theses/2020/2020LEMA1025.pdf.

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Durant ces dernières années, les matériaux composites bio sourcés sont utilisés dans différents secteurs industriels suite à leurs intérêts environnementaux. L’utilisation d’une matrice biologique renforcée par des fibres végétales permet d’améliorer non seulement la protection environnementale mais aussi les performances mécaniques. D’autre part, les structures auxétiques ont émergées pour leurs hautes propriétés spécifiques performantes et surtout leurs grandes capacités d’absorption énergétique. Dans ce cadre, cette étude propose l’élaboration d’un matériau composite sandwich à âme auxétique en nid d’abeilles ré-entrantes et à constituant purement naturel. Cette structure a été élaborée par la méthode de fabrication additive. D’abord, le comportement statique en traction des peaux est analysé. Les caractéristiques élastiques des éprouvettes imprimées suivant différentes directions sont déterminées. Par la suite, les propriétés mécaniques des âmes auxétiques en traction, en compression ainsi que celles des sandwichs en flexion et indentation ont été étudiées. Une analyse des mécanismes d’endommagement au cours des essais d’indentation est effectuée en utilisant la technique de l’émission acoustique. Ensuite, des essais expérimentaux et des modèles analytiques (et éléments finis) ont été menés pour déterminer le comportement en fatigue des sandwichs. Enfin, une étude du comportement vibratoire de la peau, d’âmes et des sandwichs est réalisée suite à une étude expérimentale et numérique par éléments finis. L’effet de chaque composant dans l’amortissement global est discuté
In recent years, bio-based composite materials have been used in different industrial sectors due to their environmental interests. The use of a biological matrix reinforced with vegetable fibers makes it possible to improve not only environmental protection but also mechanical performance. On the other hand, auxetic structures have emerged as a result of their high specific properties and especially their great energy absorption capacities. In this context, this study proposes to develop a composite sandwich material with a re-entrant honeycomb core and a purely natural constituent. In order to build this structure, the additive manufacturing method was used. First, the static tensile behavior of the skins is analyzed. The elastic characteristics of the printed specimens in different directions are determined. Subsequently, the mechanical properties of auxetic cores in tension and in compression as well as those of sandwiches in bending and indentation were developed. An analysis of damage mechanisms during indentation tests is performed using the acoustic emission technique. Then, experimental tests and analytical models were carried out to determine the fatigue behavior of the sandwiches. Finally, a study of the vibration behavior of the skin, cores and sandwiches is carried out using an experimental and numerical study by finite element. The contribution of each component in the global damping properties is discussed

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Junes, Angel. "Approche théorico-expérimentale du comportement de panneaux sandwichs à parements composites textile-mortier dans le cadre de la construction durable." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10127.

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Cette étude concerne la conception de structures dans le cadre des nouveaux critères de développement durable et d'hygiène et sécurité via la valorisation des matériaux à empreinte écologique réduite et favorisant les économies d'énergie. Les travaux de thèse portent sur l'étude théorico expérimentale de panneaux sandwich mettant à profit des composites textile-mortier TRC (Textile Reinforced Concrete) de dernière génération. Il s'agit plus précisément du développement d'une modélisation du comportement mécanique de panneaux sandwich intégrant une approche analytique-numérique innovante et de prévision du comportement de panneaux sandwich intégrant les non-linéarités matérielles et compatibles avec des schémas de chargement complexes. Sur la base d'un ancrage expérimental conséquent, tant au niveau du matériau qu'à l'échelle du composant de structure, il a été possible de valider le modèle par la considération de plusieurs critères tels que l'analyse du comportement global (charge-flèche) mais aussi de la faculté de restituer les déformations et modes d'endommagement et de rupture. Enfin, en se fondant sur l'identification expérimentale des propriétés mécaniques vieillies des éléments constitutifs du panneau sandwich, via une procédure de vieillissement accéléré, des simulations, reposant sur le modèle préalablement valide, ont été entreprises pour évaluer l'incidence sur le comportement et les mécanismes d'endommagement de l'élément de structure considéré. Il a été possible de mettre en évidence la probabilité de la modification des modes de rupture assortie de pertes sensibles des propriétés globales tels que la rigidité initiale et la capacité portante. Ces résultats devront faire l'objet à terme de validation sur des panneaux vieillis mais sont susceptibles d'éclairer les démarches de dimensionnement
This work fits in the context of the structural design under new sustainable development, health and safety criteria through material recovery to reduced environmental damage and promoting energy savings. This thesis focuses on the theoretical and experimental study of sandwich panels taking advantage of new generation textile - cement matrix composites: TRC ( Textile Reinforced Concrete). It is specifically the establishment of an analytical-numerical approach to predict the behavior of sandwich panels incorporating material non-linear behavior and compatible with different and complex loading combinations. Based on an experimental campaign both at the material and structure level, it was possible to validate the model by several criteria such as the ability approximate the global behavior (load deflection) but also the ability to reproduce the local deformations and failure modes. Finally, based on the experimental identification of the mechanical properties of aged sandwich panel components, by an accelerated aging procedure, simulations were made based on the previously validated model to assess the impact on the behavior and damage mechanisms of the studied structural element. It was possible to demonstrate the probability of the failure mode change accompanied with significant losses of the global properties such as the initial stiffness and bearing and deflection capacity. These results will be eventually subject of validation on natural-aged panels but are likely to inform the design approach

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Gulla-Cazenave, Jean. "Étude de l'influence des paramètres d'élaboration par infusion de résine liquide sur l'endommagement et le comportement à l'impact de matériaux composites à structure sandwich." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30313.

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Lors d'une étude précédente, des prototypes destinés à transporter des matériels militaires lourds (600kg) par hélicoptère ont été produits. Reposant sur l'utilisation de matériaux composites à structure sandwich, ces structures ont convaincu par leur légèreté et leur résistance à la charge, mais ont montré des faiblesses lors de la sollicitation en impact basse énergie / basse vitesse. Lors de cette thèse, nous avons cherché à optimiser la résistance des structures sandwich à ce type d'endommagements en étudiant l'influence des paramètres d'élaboration par un procédé de mise-en-oeuvre industriel. Une étude bibliographique a permis la mise en évidence des paramètres critiques de faisabilité du projet. Le choix du procédé de fabrication a été arrêté à l'infusion de résine liquide, technique couramment utilisée dans l'industrie est facilement utilisable par des petites et moyennes structures. L'état de l'art a également révélé des pistes d'amélioration des structures sandwich via les conditions de fabrication. Un procédé particulier a du être mis en place afin de fabriquer des structures composites sandwich en une seule étape. Avec cette méthode, quatre jeux de paramètres ont été retenus pour l'étude : les températures de fabrication, la nature de la matrice, l'état de surface de l'âme, ainsi que la présence (ou non) d'additifs nano-dimensionnés dans la matrice. Diverses combinaisons de ces paramètres ont été utilisées pour fabriquer des panneaux sandwich ensuite découpés en échantillons afin d'être testés en impact à l'aide d'une tour de chute. Une première série de tests a permis de déterminer les conditions d'impact représentative des cas réellement rencontrés, les techniques permettant l'identification et la caractérisation des endommagements, ainsi que l'observation des comportements pendant l'impact. A partir des observations pendant et après l'impact, nous avons pu constater trois comportements et quatre types d'endommagements, sur l'ensemble des échantillons testés. Ces comportements et endommagements ont pu être reliées aux paramètres d'élaboration sélectionnés. [...]
In a previous study, prototypes for heavy military equipment (>600kg) transportation by helicopters were developed. Based on sandwich composite structures, these materials showed promising results in terms of weight reduction and load bearing capabilities, but weaknesses were observed during low velocity/low energy impact solicitations. During this PhD project, we aimed at optimizing sandwich structure's resistance to impacts, by studying elaboration parameter's influences of an industrial production method on impact behaviors. A bibliographic review showed critical parameters for this project's feasibility. We chose to use the Liquid Resin Infusion as the elaboration process; this technique is commonly used in the industry, and is suited for small production structures. State of the art also showed impact resistance improving methods for sandwich structures, in terms of processing conditions. A particular elaboration method was designed, to produce sandwich structures in a one-shot process. In this study, and with this method, four sets of parameters were selected: elaboration temperatures, matrix types, core's surface nature, and whether or not the matrix contained nanoscaled additives. Several combinations of these parameters were used to produce sandwich panels, which were cut in samples, to be impacted on a drop-weight tower. Preliminary testing allowed to determine representative impact conditions, similar to real-life situations, the observation and characterization techniques of damages, and behavior observation methods during impact. Based on that, we were able to identify three behaviors during impact, and four damage types, over all tested samples. These behaviors and damages were linked to the selected elaboration conditions and one set appeared very promising. The analysis of the parameters allowed us to understand the mechanisms occurring during the production of the panel. Residual resistance after impact was characterized by subjecting the samples to consecutive impacts. Four behaviors were observed, directly linked to the damages initially observed. The choice of an optimal structure was confirmed

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Essid, Safa. "Sandwiches à fibres de lin et anas de lin : optimisation structure-imprégnation-propriétés." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMLH05.

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Pour des raisons principalement écologiques, l’allègement des structures sandwiches et la valorisation de la biomasse lignocellulosique sont considérés comme des solutions possibles pour l’innovation durable. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse se concentrent sur la fabrication et l’optimisation de structures sandwiches en peaux renforcées de fibres de lin avec des objectifs mécaniques, économiques et environnementaux. Une valorisation d’un sous-produit de la plante de lin que sont les anas de lin est effectuée avec le développement de panneaux agglomérés à base de ces particules. Ces panneaux serviront d’âme aux structures sandwiches. Pour arriver à l’étape d’optimisation, des caractérisations expérimentales des matériaux de matrice et d’âme sont tout d’abord effectuées. Par la suite, un travail sur le couplage entre les procédés d’élaboration et les propriétés recherchées des structures sandwiches est réalisé. L’ensemble des caractéristiques déterminées sont comparées à celles d’un matériau de référence non-biosourcé. Enfin, pour arriver à répondre à la problématique liée à l’optimisation de la conception de structures sandwiches en lin, à rigidité et à résistance à la rupture imposées, trois approches analytique, graphique et numérique sont développées. Cette procédure d’optimisation devra contrôler d’une manière systématique les caractéristiques recherchés des sandwichs en lin
For different reasons including ecological ones, the weight reduction of structures and valorization of lignocellulosic biomass are considered as possible solutions towards ustainable innovation. In this context, the work of this thesis focuses on the manufacturing and optimization of sandwich structures with skins reinforced with flax fibers with mechanical, economic and environmental goals. A flax plant by-product called flax shives is valued by the development of agglomerated panels. These panels will serve as a core for the sandwich structures. To reach the optimization stage, experimental characterizations of the matrix and core materials are carried out first. Subsequently, joint work between the production processes and the desired properties of sandwich structures is undertaken. All the characteristics determined are compared with those of a non-bio-sourced reference material. Finally, analytical, graphic and numerical approaches are developed in order to answer the main question related to the optimization of the design of flax based sandwich structures with imposed rigidity and resistance to rupture. This optimization procedure should systematically control the desired characteristics of flax sandwiches

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Lainé, Cyril. "Contribution à la modélisation du comportement mécanique de structures sandwichs 3D par homogénéisation périodique." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10013.

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Les sandwichs composites 3D présentent de meilleures caractéristiques mécaniques que les sandwichs traditionnels, en particulier dans la direction de l'épaisseur. Les structures étudiées dans ce travail sont des sandwichs renforcés via la technologie d’aiguilletage transverse Napco®. Dans un premier temps, une analyse expérimentale complète est réalisée (fabrication des renforts, mise en oeuvre du composite, essais mécaniques de caractérisation, mesure des paramètres géométriques et matériels), permettant une meilleure connaissance et compréhension de l'architecture de ces structures et de leur comportement mécanique. Par la suite, on s'intéresse à la détermination des modules élastiques effectifs des sandwichs, par l'utilisation de différentes méthodes d'homogénéisation (périodique), analytiques et numériques, afin de pouvoir construire un modèle macroscopique équivalent de type plaque. Une attention particulière est portée au comportement hors plan, à savoir au flambement des renforts lors de la compression dans l'épaisseur et à l'importance de la prise en compte des effets du cisaillement transverse. Des modèles analytiques sont développés en 2D et un programme en langage PythonPM (sur Abaqus) permet d'automatiser la modélisation et le post-traitement des résultats lors des calculs numériques par éléments finis. Les résultats obtenus sont validés, soit par des calculs numériques de structures, soit par comparaison à des valeurs expérimentales, pour différents panneaux avec des densités de renforts variées
3D composite sandwichs have superior mechanical characteristics compared to usual composite sandwichs, in particular in the through-thickness direction. The structures studied in this work are 3D reinforced sandwichs using the Napco® technology which is based on transverse needling. In a first step, a complete experimental study is realized (creation of the through-thickness reinforcements, composite manufacturing by infusion process, experimental tests, measurement of geometric and material parameters) lead to better understanding of the sandwich architecture and their mechanical behaviour. In a second step, an interest is carried on the determination of the effective mechanical properties of this structures, using different homogenization techniques (periodic), analytical and numerical, in order to assess an equivalent plate model. An interest is devoted to the out-of-plane behaviour such as buckling of the reinforcements during compressive loading in the thickness direction and the importance to take into account the effects of transverse shear. Analytical models have been developed in 2D and a PythonPM program (using Abaqus software) have been created, allowing a fully parameterized modelling and mechanical analysis. The results are finally validated, using numerical computations on 3D heterogeneous structures or by experimental results, for several sandwichs considering different density of reinforcements

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Audibert, Clément. "Contribution à la caractérisation des mécanismes dissipatifs sous sollicitation d'impact de structures composites sandwichs intégrant des fibres naturelles. Proposition d'une zone d'absorption pour siège pilote." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0030/document.

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Ce travail s’inscrit dans la problématique de réduction de masse, de sécurité inhérent au domaine aéronautique, il concerne plus spécifiquement les sièges de pilotes d’avion de ligne. Un nouveau concept d’assise composite sandwich multifonctionnel est proposé. Il est composé d’une peau carbone, d’une âme nid d’abeille Nomex et d’une peau hybride Kevlar/lin. L’assemblage de plusieurs matériaux engendre des comportements parfois complexes et rend difficile la prédiction de la ruine de la structure. Une démarche expérimental/numérique est mise en place pour appréhender l’endommagement de l’assise et ainsi permettre un pré-dimensionnement via un outil numérique.Tout d’abord, des essais de caractérisation permettent d’élaborer les lois de comportement des différents matériaux constituant le sandwich. Le composite hybride présente un comportement élasto-plastique-endommageable-anisotrope. Le nida Nomex est représenté par un réseau de ressort et une loi couplant le comportement en compression et en cisaillement qui est implémentée dans ABAQUS. Des essais d’impacts permettent d’évaluer les modes de rupture et l’énergie dissipée par les concepts d’assises réalisés. Des simulations numériques intégrant les comportements matériaux identifiés sont mises en places pour corréler l’essai d’impact. L’analyse couplée des résultats expérimentaux et numériques permet d’identifier les couplages entre les différents mécanismes. Enfin, le modèle est utilisé pour dimensionner une assise composite qui s’avère sans optimisation fine, comparable à une assise existante en aluminium de l’A350
This work is part of the problem of mass reduction, safety inherent in the aeronautical field, it concerns more specifically the seats of pilots of airliner. A new multi-functional sandwich composite seat pan is proposed, composed by a carbon skin, a Nomex honeycomb core and a Kevlar/flax hybrid skin. The assembly of several materials generates complex behaviors and makes the ruin of the structure difficult to predict. An experimental/numerical approach is used to understand the damage mechanism of the seat and to create a pre-dimensioning numerical tool.Firstly, characterization tests allow identifying the mechanical behaviors of each material and constituting a database for the creation of material laws. The hybrid composite shows an elastoplastic-damaging-anisotropic behavior. The honeycomb is represented by a spring network and a law coupling the compression and shear behavior is implemented. Impact tests are used to evaluate the failure modes and the energy dissipated by the different concepts. The impact tests are correlates by numerical simulation using the identified material behaviors. The analysis of the experimental and numerical results makes it possible to identify the coupling between the different mechanisms. Finally, the model is used to design a new composite seat pan. This one is comparable to the existing aluminum seat pan without optimization phase

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Li, Nan. "Identification des paramètres mécaniques de plaque sandwich cousue par essais vibratoires." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2361.

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L'objectif des travaux exposés dans cette thèse est d'identifier les différentes propriétés des constituants du sandwich cousu in-situ. Cette identification est indispensable pour simuler le comportement de ce type de matériau composite à différentes sollicitations statiques ou dynamiques. Nous proposons dans cette thèse de faire Une identification dynamique faite sur un échantillon représentatif (une plaque) qui prend en compte l'hétérogénéité et complexité de la structure. Cette identification est basée sur la corrélation ent.re un essai vibratoire et un calcul par éléments finis. La corrélation se fait en minimisant une fonction coût qui porte sur le décalage entre fréquences propres expérimentales et numériques. Cette minimisation est précédée par une identification du couple (fréquence propre/mode propre) numérique et expérimental en utilisant le MAC (Modal Assurance Criterion). Pour optimiser, nous passons, dans un premier temps; par une analyse de sensibilité qui permet de classifier les paramètres en fonction de• leur importance et ainsi ne lancer le processus d'identification que sur un nombre réduit de paramètres. Nous avons appliqué cette approche sur une poutre sandwich cousue et une plaque sandwich cousue. Dans une deuxième partie de ce travail de thèse, nous avons pu mettre au profil l'aspect périodique de ces structures composites sandwichs cousues, en utilisant le théorème de Floquet-Bloch, et cela sur deux plans : l'aspect numérique pour la réduction du modèle et du temps de calcul et sur le plan physique par l'étude des bandes d'arrêt ('stopband') qui ont un intérêt applicatif assez intéressant
The sandwich structures are well known for their high bending stiffness. This type of structure is also capable of including acoustic and thermal functionalities. However, they also have weaknesses such as the connection between the faceplate and the core and the weakness in the transverse direction due to the property of the core. The core is usually made of soft materials like foam for acoustic functionality. To overcome these weaknesses, it is possible to connect the different layers of the sandwich by transverse stitches. This is the concept of ‘stitched sandwich’. The stitch will deeply change the behavior of the structure and complicate the determination of its properties. The objective of this thesis is to identify the properties of the constituents of the stitched sandwich in situ. These properties are essential to simulate the behavior of this type of composite material under static or dynamic excitation. The identification of the properties of the constituents by mechanical tests is difficult for various reasons: the heterogeneity makes it complex to extract representative specimen; the behaviors of the constituents may change in non-in-situ tests; several different types of mechanical test, such as tensile-compression and torsion, are necessary to determine all the engineering constants in the case of orthotropic material which is common for composite materials. To overcome all these difficulties, we propose in this thesis a dynamic identification method conducted on the structure (the whole plate for example). Compared to mechanical test which is based on a sample, this method takes into account the heterogeneity and complexity of the structure. This method is based on the correlation between the vibration test and a finite element model of stitched sandwich. The parameters are identified by minimizing a cost function which can measure the gap between the experimental frequencies and the calculated frequencies. The correspondence of experimental mode and calculated mode is guaranteed by MAC (Modal Assurance Criterion). Before the optimization, we propose firstly a sensitivity analysis to classify the parameters according to their importance. Then the identification process is only conducted on a reduced number of parameters. We have applied this dynamic identification method to both a stitched sandwich beam and a stitched sandwich plate. 9 parameters of different constituents are identified in the case of plate. In the second part of this thesis, based on the theorem of Floquet-Bloch, we have profited from the periodic characteristic of the stitched sandwich structures in two aspects: in the numerical aspect, the periodicity has served to reduce the calculation of forced response of periodic structure; in the physical aspect, we have studied the stop band of stitched structures

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Barnoncel, David. "Etude d'un système de contrôle santé intègré pour structures sandwich composites utilisant des transducteurs piézo-électriques minces." Paris, CNAM, 2006. http://www.theses.fr/2006CNAM0501.

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Cette thèse a pour sujet l'étude et la réalisation d'un Système de Contrôle Santé Intégré (SCSI) pour une structure sandwich : le radôme du rafale. Le but du SCSI est de détecter, localiser et estimer la taille d'endommagements apparus dans la structure en cours de vie. La caractérisation des endommagements se fait à l'aide d'onde de Lamb se propageant dans la structure. Pour obtenir un système intégré à la structure nous utilisons des émetteurs et récepteurs piézo-électriques minces. L'utilisation du mode de flexion à basse fréquence est adaptée à la structure des endommagements. La mise au point des méthodes pour leur caractérisation nécessite la connaissance des ondes de Lamb dans le matériau sandwich (atténuation et vitesse de phase); pour cela nous avons mis au point un banc CND. Il a aussi permis de visualiser l'interaction onde-endommagements. Les méthodes de traitement du signal et l'utilisation des stimulations comme base de comparaison nous ont permis, à partir des signaux du SCSI, d'obtenir une méthode de détection, de localisation et d'estimation de taille pour des endommagements réels
This PhD is a study of a Integrated Health Monitoring System (IHMS) for a sandwich structure : Rafale nose. The goal of the IHMS is to detect, localize and estimate the size of damages appearing during the life. The characterization of the damages is made with Lamb waves that propagate in the structure. In order to have an integrated system we use slim piezo-electric devices. The use of the flexural wave at low frequencies is adapted to the shape of the damages. The method used with the IHMS needs to knowledge of the sandwich Lamb waves with charateristics (dissipation, Phases speed). In order to measure theses characteistics which have build a NDE system. That have also give a visualisation of the interaction of the waves with damages. The use of special signal processing method and a base references made by simulation with the IHMS signal gives a method to detect, localise and estimate the size of a real damage

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Monti, Arthur. "Élaboration et caractérisation mécanique d'une structure composite sandwiche à base de constituants naturels." Thesis, Le Mans, 2016. http://www.theses.fr/2016LEMA1023/document.

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Les éco-composites s'imposent progressivement comme une alternative à certains matériaux classiques. L'utilisation de fibres végétales en guise de renfort permet en effet d'améliorer les performances environnementales de ces matériaux ainsi que leurs propriétés spécifiques élevées. Dans ce contexte, cette étude propose d'élaborer un éco-composite sandwich dont les peaux sont constituées d'une résine thermoplastique innovante associée à des fibres de lin et à une âme en balsa. Tout d'abord, les comportements statiques de la résine et de l'âme sont analysés. Par la suite, le composite renforcé de fibres de lin constituant les peaux du sandwich est étudié. Les caractéristiques élastiques principales du pli UD en contraintes planes sont déterminées. De plus, une analyse des mécanismes d'endommagement est effectuée au moyen de la technique d'émission acoustique. Le comportement des poutres sandwiches sollicitées en flexion est ensuite étudié. Une attention particulière est portée à la compréhension des modes de rupture et à l'influence des variations locales des propriétés mécaniques de l'âme. Par ailleurs, certaines propriétés dynamiques de cette structure sont explorées, notamment son comportement en fatigue et sa réponse à l'impact afin de discuter de sa durabilité. Enfin, une étude expérimentale du comportement vibratoire des poutres composites et sandwiches est réalisée. Le rôle des différents constituants dans l'amortissement global des vibrations est discuté au moyen d'une modélisation par élément finis. L'ensemble des propriétés déterminées sont comparées à celles des matériaux non bio-sourcés, afin de situer ses performances
Bio-based composites appear to be very promising alternatives to traditional composites. The use of natural fibres as reinforcement reduces the environmental impact of these materials and their specific properties are significantly increased. In this context, this work focuses on the manufacturing and the mechanical characterization of a bio-based sandwich structure. The skins are made of an innovative thermoplastic resin associated with flax fibres. The core is made of balsa wood. First, quasi-static analyses are performed on the different components. Then, the tensile properties of the composite skins are studied. Moreover, the main damage mechanisms are identified and described by means of the acoustic emission technique. Next, the flexural behavior of the whole sandwich structure is studied. Particular attention is paid to the detection and prediction of the main fracture modes. Moreover, the statistical spreads of the material properties of the balsa core are taken into account. In addition, cyclic fatigue and impact tests are performed to investigate the behavior of this structure under dynamic loads, and to discuss whether or not this material could be suitable for potential semi-structural applications. Finally, experimental analyses of the vibration behavior of composite and sandwich beams are performed. The contributions of the different components to the global damping properties of the sandwich structure are analyzed by means of a finite elements model. This work also compares the properties of this bio-based sandwich to those of traditional materials, in order to benchmark its mechanical performances with a view to further industrial usage

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Geoffroy, Laura. "Design of new fire protective multi-materials." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1R014.

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Le feu peut causer de graves dégâts matériels et humains. Par conséquent, il est important de mettre au point de nouvelles protections contre le feu. Pour concevoir de nouveaux systèmes toujours plus efficaces, une approche scientifique innovante a été envisagée au sein de cette thèse. Elle consiste à combiner différents concepts et matériaux, tout en jouant sur leur design plutôt que leur formulation pour atteindre de meilleures propriétés de protection thermique. Ainsi, deux nouveaux multi-matériaux de protection contre le feu ont été élaborés, visant dans un cas à limiter la réaction au feu, et dans l’autre cas à augmenter la résistance au feu d’un substrat. Dans une première partie, la fabrication additive s’est révélée être un procédé de choix pour concevoir le matériau ayant une faible réaction au feu. Un design à structure sandwich original inspiré du vivant (nid d’abeille) a été conçu, imprimé en 3D, et optimisé par la combinaison de nombreux concepts (système inhibiteur d’oxygène, barrière physique, revêtement basse émissivité). Grâce à cette association de design et concepts, le multi-matériau, exposé à un flux de chaleur radiatif externe de 50 kW/m2 basé sur la norme ISO 13927 du cône calorimètre, a montré une très faible réaction au feu avec notamment une rapide extinction de flamme et un faible dégagement de chaleur total (inférieur à 10 kW/m2), témoignant de son excellente efficacité. Dans une seconde partie, un système faisant office de barrière thermique a été développé afin de protéger un substrat face à une exposition au feu de 116 kW/m2 (test « burn-through » représentatif du standard aéronautique ISO2685). Cette barrière, combinant les phénomènes d’intumescence et de délamination au sein d’un même design, a permis de réduire considérablement la propagation de la chaleur au sein du système. Le substrat a ainsi été protégé, avec une température en face arrière restant inférieure à 250°C après plus de 15 minutes d’exposition au feu. L’efficacité de ce système optimisé a ensuite été validée sur d’autres substrats. Cette étude prouve que la modification du design de divers matériaux constitue une voie prometteuse pour améliorer la performance des systèmes de protection contre le feu
Fire can cause severe material damage as well as human casualties. The development of new fire protective systems is thus of prime importance. In order to conceive new and more efficient systems, an innovative scientific approach has been considered within this PhD work. It consists in combining various concepts and materials while changing their design rather than their chemistry to achieve superior fire protection. In this way, two novel fireproofing multi-materials were developed and aimed on the one hand to limit the reaction to fire, and on the other hand to increase the fire resistance of a substrate. In the first part, additive manufacturing was selected as a process of choice for designing a material with a low reaction to fire. An original bio-inspired sandwich design (honeycomb-like structure) was elaborated, 3D printed and optimized by the combination of numerous concepts (oxygen inhibitor system, physical barrier, low emissivity coating). Thanks to this association of design and concepts, the multi-material exposed to an external radiant heat flux of 50 kW/m2 based on the ISO 13927 standard of the mass loss cone calorimeter has shown a very low reaction to fire with a fast flame extinguishment and an extremely low total rate of heat release rate (less than 10 kW/m2) evidencing its outstanding efficiency. In a second part, a system acting as a fire barrier was developed to protect a substrate against a fire exposure of 116 kW/m2 (burn-through fire testing mimicking the aeronautical standard ISO2685). Intumescence and delamination phenomena were combined within the same design to elaborate this barrier. This new and optimized assembly dramatically reduces heat propagation and protects the substrate, its backside temperature remaining below 250°C after more than 15 minutes of fire exposure. The effectiveness of this fire barrier was finally tested on other substrates to extend its use. This study proves that modifying the design of various materials can be a promising way to design new and very effective fire protective systems

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Geoffroy, Laura. "Design of new fire protective multi-materials." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2020. http://www.theses.fr/2020LILUR014.

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Le feu peut causer de graves dégâts matériels et humains. Par conséquent, il est important de mettre au point de nouvelles protections contre le feu. Pour concevoir de nouveaux systèmes toujours plus efficaces, une approche scientifique innovante a été envisagée au sein de cette thèse. Elle consiste à combiner différents concepts et matériaux, tout en jouant sur leur design plutôt que leur formulation pour atteindre de meilleures propriétés de protection thermique. Ainsi, deux nouveaux multi-matériaux de protection contre le feu ont été élaborés, visant dans un cas à limiter la réaction au feu, et dans l’autre cas à augmenter la résistance au feu d’un substrat. Dans une première partie, la fabrication additive s’est révélée être un procédé de choix pour concevoir le matériau ayant une faible réaction au feu. Un design à structure sandwich original inspiré du vivant (nid d’abeille) a été conçu, imprimé en 3D, et optimisé par la combinaison de nombreux concepts (système inhibiteur d’oxygène, barrière physique, revêtement basse émissivité). Grâce à cette association de design et concepts, le multi-matériau, exposé à un flux de chaleur radiatif externe de 50 kW/m2 basé sur la norme ISO 13927 du cône calorimètre, a montré une très faible réaction au feu avec notamment une rapide extinction de flamme et un faible dégagement de chaleur total (inférieur à 10 kW/m2), témoignant de son excellente efficacité. Dans une seconde partie, un système faisant office de barrière thermique a été développé afin de protéger un substrat face à une exposition au feu de 116 kW/m2 (test « burn-through » représentatif du standard aéronautique ISO2685). Cette barrière, combinant les phénomènes d’intumescence et de délamination au sein d’un même design, a permis de réduire considérablement la propagation de la chaleur au sein du système. Le substrat a ainsi été protégé, avec une température en face arrière restant inférieure à 250°C après plus de 15 minutes d’exposition au feu. L’efficacité de ce système optimisé a ensuite été validée sur d’autres substrats. Cette étude prouve que la modification du design de divers matériaux constitue une voie prometteuse pour améliorer la performance des systèmes de protection contre le feu
Fire can cause severe material damage as well as human casualties. The development of new fire protective systems is thus of prime importance. In order to conceive new and more efficient systems, an innovative scientific approach has been considered within this PhD work. It consists in combining various concepts and materials while changing their design rather than their chemistry to achieve superior fire protection. In this way, two novel fireproofing multi-materials were developed and aimed on the one hand to limit the reaction to fire, and on the other hand to increase the fire resistance of a substrate. In the first part, additive manufacturing was selected as a process of choice for designing a material with a low reaction to fire. An original bio-inspired sandwich design (honeycomb-like structure) was elaborated, 3D printed and optimized by the combination of numerous concepts (oxygen inhibitor system, physical barrier, low emissivity coating). Thanks to this association of design and concepts, the multi-material exposed to an external radiant heat flux of 50 kW/m2 based on the ISO 13927 standard of the mass loss cone calorimeter has shown a very low reaction to fire with a fast flame extinguishment and an extremely low total rate of heat release rate (less than 10 kW/m2) evidencing its outstanding efficiency. In a second part, a system acting as a fire barrier was developed to protect a substrate against a fire exposure of 116 kW/m2 (burn-through fire testing mimicking the aeronautical standard ISO2685). Intumescence and delamination phenomena were combined within the same design to elaborate this barrier. This new and optimized assembly dramatically reduces heat propagation and protects the substrate, its backside temperature remaining below 250°C after more than 15 minutes of fire exposure. The effectiveness of this fire barrier was finally tested on other substrates to extend its use. This study proves that modifying the design of various materials can be a promising way to design new and very effective fire protective systems

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Haddad, Mohamed. "Développement d'un procédé d'enroulement filamentaire adapté aux matériaux composites sandwich et caractérisation mécanique des matériaux." Thesis, Paris, ENSAM, 2017. http://www.theses.fr/2017ENAM0031.

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Les matériaux composites, et en particulier les sandwichs, sont très étudiés depuis des décennies. En effet, l'alliance entre légèreté et résistance de ces structures entraîne le développement de leur utilisation. Leur méthode de fabrication et éventuellement leur caractérisation restent des points essentiels dans la plupart des études. Ce travail s’inscrit dans le projet FUI SOLLICITERN qui vise à développer une citerne routière en matériau composite sandwich pour un véhicule d’hydrocurage. Comme première étape, et à partir du principe de l’enroulement filamentaire classique, l’objectif consiste à chercher des conceptions qui sont les mieux adaptées à l’enroulement d’un matériau sandwich sur un mandrin cylindrique, tout en respectant les paramètres de l’enroulement et leur influence sur la structure et les propriétés. La solution optimale étant validée, les matériaux constitutifs ont été étudié en mesurant de nombreuses propriétés mécaniques. L’objectif est de pouvoir aider le bureau d’étude à valider une solution de fabrication et de vérifier que les propriétés sont celles attendues. Pour ce faire, des caractérisations statique et dynamique ont menée sur des échantillons incurvés fabriqués par le procédé optimisé pour notre application. Cette partie comporte notamment différents essais expérimentaux dans le but de valider le comportement de la structure visée avec les dimensions et les combinaisons de matériaux les plus appropriées, en tenant compte du processus de fabrication. La meilleure configuration structurelle est retenue à la fin pour la fabrication de la citerne routière prototype
Composite materials, and especially sandwich structures, have been studied for decades. Indeed, the association between lightness and resistance of these structures leads to the development of their use. Their manufacturing method and their characterization remain as essential points in most studies. This work is part of the FUI SOLLICITERN project, which aims to design a composite water treatment tank for vehicles intended for this purpose. As a first step, and based on the classical filament winding principal, we aim to search designs that are best adapted to the fabrication of a curved sandwich material on a cylindrical mandrel, while respecting the process parameters of and their influence on structural properties. Since an optimal solution was validated, the constituent materials were studied by measuring mechanical properties. The objective is to help our industrial partner to validate a manufacturing solution and verify that such properties are the expected ones. For that, several static and dynamic characterizations were carried out on curved samples manufactured by the optimized process designed for our application. This part includes various experimental tests in order to validate the structure behavior with the most appropriate dimensions and material combinations, taking into account the manufacturing process. At the end, the best structural configuration is retained for the first tank prototype fabrication

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Akoussan, Komlan. "Modélisation et conception de structures composites viscoélastiques à haut pouvoir amortissant." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0188/document.

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L’objectif de ce travail est de développer des outils numériques utilisables dans la détermination de manière exacte des propriétés modales des structures sandwichs viscoélastiques composites au vue de la conception des structures sandwichs viscoélastiques légères mais à haut pouvoir amortissant. Pour cela nous avons tout d’abord développé un outil générique implémenté en Matlab pour la détermination des propriétés modales en vibration libre des plaques sandwichs viscoélastiques dont les faces sont en stratifié de plusieurs couches orientées dans diverses directions. L’intérêt de cet outil, basé sur une formulation éléments finis, réside dans sa capacité à prendre en compte l’anisotropie des couches composites, la non linéarité matérielle de la couche viscoélastique traduit par diverses lois viscoélastiques dépendant de la fréquence ainsi que diverses conditions aux limites. La résolution du problème aux valeurs propres non linéaires complexes se fait par le couplage entre la technique d’homotopie, la méthode asymptotique numérique et la différentiation automatique. Ensuite pour permettre une étude continue des effets d’un paramètre de modélisation sur les propriétés modales des sandwichs viscoélastiques, nous avons proposé une méthode générique de résolution de problème résiduel non linéaire aux valeurs propres complexes possédant en plus de la dépendance en fréquence introduite par la couche viscoélastique du coeur, la dépendance du paramètre de modélisation qui décrit un intervalle d’étude bien spécifique. Cette résolution est basée sur la méthode asymptotique numérique, la différentiation automatique, la technique d’homotopie et la continuation et prend en compte diverses lois viscoélastiques. Nous proposons après cela, deux formulations distinctes pour étudier les effets, sur les propriétés amortissantes, de deux paramètres de modélisation qui sont importants dans la conception de sandwichs viscoélastiques à haut pouvoir amortissement. Le premier est l’orientation des fibres des composites dans la référence du sandwich et le second est l’épaisseur des couches qui lorsqu’elles sont bien définies permettent d’obtenir non seulement des structures sandwichs à haut pouvoir amortissant mais très légères. Les équations fortement non linéaires aux valeurs propres complexes obtenues dans ces formulations sont résolues par la nouvelle méthode de résolution d’équation résiduelle développée. Des comparaisons avec des résultats discrets sont faites ainsi que les temps de calcul pour montrer non seulement l’utilité de ces deux formulations mais également celle de la méthode de résolution d’équations résiduelles non linéaires aux valeurs propres complexes à double dépendance
Modeling and design of composite viscoelastic structures with high damping powerThe aim of this thesis is to develop numerical tools to determine accurately damping properties of composite sandwich structures for the design of lightweight viscoelastic sandwichs structures with high damping power. In a first step, we developed a generic tool implemented in Matlab for determining damping properties in free vibration of viscoelastic sandwich plates with laminate faces composed of multilayers. The advantage of this tool, which is based on a finite element formulation, is its ability to take into account the anisotropy of composite layers, the material non-linearity of the viscoelastic core induiced by the frequency-dependent viscoelastic laws and various boundary conditions . The nonlinear complex eigenvalues problem is solved by coupling homotopy technic, asymptotic numerical method and automatic differentiation. Then for the continuous study of a modeling parameter on damping properties of viscoelastic sandwichs, we proposed a generic method to solve the nonlinear residual complex eigenvalues problem which has in addition to the frequency dependence introduced by the viscoelastic core, a modeling parameter dependence that describes a very specific study interval. This resolution is based on asymptotic numerical method, automatic differentiation, homotopy technique and continuation technic and takes into account various viscoelastic laws. We propose after that, two separate formulations to study effects on the damping properties according to two modeling parameters which are important in the design of high viscoelastic sandwichs with high damping power. The first is laminate fibers orientation in the sandwich reference and the second is layers thickness which when they are well defined allow to obtain not only sandwich structures with high damping power but also very light. The highly nonlinear complex eigenvalues problems obtained in these formulations are solved by the new method of resolution of eigenvalue residual problem with two nonlinearity developed before. Comparisons with discrete results and computation time are made to show the usefulness of these two formulations and of the new method of solving nonlinear complex eigenvalues residual problem of two dependances

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Junker, Nicolas. "Conception et dimensionnement de pièces de robinetterie en matériaux composites." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1053.

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Les pièces de robinetterie sont des vannes composées d'un corps cylindrique, d'un axe, d'un obturateur et d'un joint d'étanchéité. L'objectif de ce travail est de concevoir et dimensionner des obturateurs de vanne anciennement en matériaux métalliques en matériaux composites pour des raisons de résistance à la corrosion et de développer les outils de modélisations nécessaires à ces dimensionnements. Il a été nécessaire d'étudier des vannes métalliques existantes aux éléments finis pour affiner les futures conceptions et outils à développer. La conception sandwich est retenue pour les futures vannes et l'intérêt d'un outil de prise en compte de l'anisotropie de composites apparait. Une première série de conceptions et les calculs associés mettent en valeur l'intérêt du composite pour la résistance à la flexion avec des points faibles: matage, limite à rupture atteinte dans certaines zones. Un outil original a été développé pour traduire l'anisotropie du matériau dans des pièces de type coque de forme complexe de manière assez simple et rapide. Cet outil fait appel aux techniques de résolution de problèmes thermiques par les équations aux dérivées partielles. Des essais ont été réalisés sur éprouvettes de torsion pour évaluer ce que le calcul ne permet pas de traduire. Il apparaît qu'un dommage particulier arrive souvent lors de sollicitations en fatigue sous température élevée: le délaminage, d'où la nécessité de prendre en compte ce dommage dans les calculs et les futurs dimensionnements. Des modèles matériaux d'interface et des éléments finis spéciaux sont développés en vue de calculs éléments finis avec délaminage. Les modèles sont d'abord testés sur des éprouvettes dites DCB puis un calcul de vanne industrielle en matériaux composites est effectué révélant la pertinence qualitative et préventive du modèle de délaminage.

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Goupil, Anne-Charlotte. "Contribution à l'étude numérique du comportement au feu d'un panneau composite pour l'industrie navale." Thesis, Le Mans, 2016. http://www.theses.fr/2016LEMA1003/document.

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Pour être commercialisés et installés à bord des navires, les panneaux structuraux tels que les cloisons et les pontsdoivent passer avec succès un essai normalisé de résistance au feu de type ISO 834. De tels essais sont longs et coûteux,les constructeurs de panneaux souhaitent par conséquent maximiser les chances de succès lors du passage de leur produitau test en particulier pour les designs alternatifs que constituent les sandwichs composite.La simulation par éléments finis est un outil pour modéliser le comportement thermomécanique de telles structures.Les codes industriels comme SAMCEF qui a été utilisé dans ce travail sont capables de réaliser des analyses thermiquesavec dégradation et des analyses mécaniques mettant en jeu la gestion du contact, la dégradation des propriétésmécaniques et la perte des structures par ruine.L’enjeu de cette étude est d’abord identifier les spécificités de telles structures particulières par leur taille, leurconception, de déterminer quelles sont les données thermiques et mécaniques nécessaires pour alimenter le modèlenumérique et le cas échéant de les construire à partir des résultats de la réaction au feu des matériaux. Des modèlesnumériques que l’on souhaite robustes et utilisables dans un contexte industriel, sont développés pour déterminer lecomportement thermomécanique de tels panneaux. Ils prennent en compte l’évolution des propriétés thermiques etmécaniques des matériaux en cours de dégradation. Ces modèles doivent permettre par la suite l’estimation desperformances de nouveaux designs lors d’un essai de certification ISO 834
Structural panels used in naval industry such as bulkheads and decks must succeed in standard certification testssuch as ISO 834 to be commercialized and settled on board. As these tests are long and expensive, panel manufacturerswish to maximize chances of success for their panels when submitted to certification tests especially when it comes toalternative designs such as composite sandwich panels.Finite elements analyses are used to model thermo-mechanical behavior. Industrial software such as SAMCEF,which was used to conduct this work, are able to solve thermal analyses with degradation and mechanical analyses involvingcontact conditions, degradation of mechanical properties and loss of structures due to failure.The objective in this study is to first identify characteristics of these structures. They are special due to their size andtheir manufacturing. This study aims also to determine thermal and mechanical data required for numerical modeling.When necessary some data can be computed from results coming from the results of the materials’ reaction to fire.Numerical models are developed to determine thermo-mechanical behavior and are designed to be robust and used inindustrial context. They include the evolution of thermal and mechanical properties during the degradation process. Thesemodels must enable to estimate the performances of innovative designs during an ISO 834 certification test

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Kpeky, Fessal. "Formulation et modélisation des vibrations par éléments finis de type solide-coque : application aux structures sandwichs viscoélastiques et piézoélectriques." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0008/document.

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Cette thèse s’intéresse au développement d’éléments finis solide–coques dédiés à la modélisation de structures multicouches sollicitées en vibrations. En effet, la plupart des modèles multicouches dans la littérature présentent des limitations dans certaines configurations géométriques et matérielles. Face à ce constat et dans un souci de proposer un outil moins coûteux en temps de calcul, nous avons proposé une approche basée sur le concept solide–coques. Il s’agit d’éléments finis tridimensionnels dont le comportement a été amélioré par l’Assumed Strain Method. Dans un premier temps, nous avons formulé le problème de vibrations de structures sandwichs à cœur viscoélastique. La dépendance en fréquence a ainsi été prise en compte en utilisant une loi constitutive complexe. Pour résoudre le problème discrétisé, la Méthode Asymptotique Numérique, couplée à l’homotopie, et utilisant l’approche DIAMANT, a été adoptée pour les excellents résultats qu’elle offre par rapport aux autres méthodes. Des tests ont permis de valider les modèles proposés et de montrer l’avantage par rapport aux éléments ayant la même cinématique. Poursuivant nos travaux, et dans un souci d’augmenter l’amortissement, nous nous sommes orientés vers un contrôle actif des vibrations. Pour ce faire, deux éléments finis piézoélectriques ont été formulés. Il s’agit des éléments SHB8PSE et SHB20E qui sont des extensions des éléments finis SHB8PS et SHB20, respectivement. Le couplage électromécanique a consisté en l’ajout d’un degré de liberté à chacun des nœuds des dits éléments. Quelques exemples en statique et en vibrations menés sur des structures multicouches allant de simples poutres aux structures présentant des non-linéarités géométriques ont permis de valider les éléments solide–coques proposés. Pour finir, une synthèse des acquis des chapitres 2 et 3 a permis de proposer une modélisation de structures multicouches comprenant des couches élastiques, viscoélastiques et piézoélectriques. À l’amortissement passif provenant du pouvoir amortissant des matériaux viscoélastiques, on ajoute un contrôle actif qui découle du courant électrique généré au cours de la déformation des couches piézoélectriques. Ainsi, un filtre a été installé entre les capteurs et actionneurs. Ce filtre permet d’amplifier ou d’atténuer le potentiel électrique généré dans le but de réduire les amplitudes de vibrations. Pour résoudre le problème résultant nous avons étendu le solveur utilisé au chapitre 2. Pour valider les modèles proposés, des tests de contrôle actif–passif ont été menés sur des structures plaques multicouches. Enfin, quelques lois de contrôle découlant de filtres ont permis de montrer comment cette procédure permet de réduire ou même d’éviter l’amplification des vibrations
This thesis deals with the development of solid–shell finite elements for vibration modeling of multilayer structures. Indeed, most of multilayer models in the literature show some limitations in certain geometric and material configurations. Considering these restrictions and in order to develop a more efficient calculation tool, we proposed an approach based on the solid–shell concept. This consists of three-dimensional finite elements enhanced through the Assumed Strain Method. First of all, we have formulated the problem of vibrations of sandwich structures with viscoelastic core. The frequency dependence has been taken into account by using a complex constitutive law. To solve the discretized problem, the Asymptotic Numerical Method, coupled with the homotopy technique and the DIAMANT toolbox approach, was adopted due to the excellent results it provides compared to other methods. Benchmark tests have validated the models and highlighted their advantages over existing elements having the same kinematics. In order to increase damping properties, we directed our attention towards an active vibration control. For this purpose, two piezoelectric finite elements have been developed. These finite elements SHB8PSE and SHB20E are extensions, of the elements SHB8PS and SHB20, respectively. The electromechanical coupling consisted in adding an electrical degree of freedom to each node of these elements. A variety of test problems both in static and vibration analysis conducted on multilayer structures ranging from simple beams to structures involving geometric nonlinearities allowed validating the proposed solid–shell elements. Finally, combining the achievements made in chapters 2 and 3, we proposed a modeling approach for multilayer structures composed of elastic, viscoelastic and piezoelectric layers. Active control is introduced using the piezoelectric properties in order to improve the reduction in vibration amplitudes. Thus, a filter has been mounted between the sensors and actuators. This filter allows amplifying or attenuating the generated electric potential in order to reduce the vibration amplitudes. To solve the resulting problem, we extended the resolution method used in chapter 2. To validate the proposed models, active–passive control tests have been conducted on multilayer plate structures. Finally, some control laws, associated with filters, have shown how this procedure can allow reducing or even avoiding amplification of vibrations

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Nguyen, Duc Thai. "Benchmark d'un modèle layer wise de multicouches et implémentation du modèle dans Abaqus." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00730740.

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Dans ce travail de thèse, le comportement des composites stratifiés est étudié en utilisant des développements d'ordres élevés ou de type layer wise. Un modèle layer wise LS1 (et l'élément fini à huit nœuds qui lui est associé) a été développé en premier lieu pour l'analyse spécifique des contraintes entre les couches pour des problèmes de bords libres ou bien pour l'étude des liaisons entre les couches. Il est fondé sur un modèle de type layer wise qui considère le stratifié comme une superposition de plaques de Reissner couplées les unes aux autres par des efforts d'interfaces. Cet élément a 5n degrés de liberté par noeud (n étant le nombre de couches) et donne une prédiction des contraintes d'interface. Les travaux précédents se concentraient sur la précision et l'utilisation de l'estimation de ces contraintes d'interface. Mais le modèle permet aussi de calculer les déplacements et les déflexions ainsi que d'extraire les contraintes dans l'épaisseur avec ou sans post-traitement. Dans ce mémoire, la précision et la validité du calcul des déplacements et des contraintes ont été établies à partir d'un nombre important de benchmarks en flexion de composites et des plaques sandwich. Le but de cette étude est aussi de mieux positionner et de promouvoir cette approche en contraintes issue des travaux de Pagano peu utilisés et mal référencés. Ce modèle est ensuite développé et implémenté dans le code de calcul par éléments finis Abaqus via la routine utilisateur User-Element (UEL). Pour démontrer l'efficacité du modèle et du code de calcul, des exemples qui comprennent des plaques isotropes et anisotropes sont traités

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Lolive, Eric. "Analyse du comportement non linéaire de poutres en matériaux sandwiches avec âme en mousse." Nantes, 2000. http://www.theses.fr/2000NANT2119.

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Le travail a pour objet d'analyser le comportement non linéaire de matériaux sandwiches constitués d'une âme en mousse et de peaux en stratifiés époxy-fibres de verre. Ce comportement a été étudié dans des essais de poinçonnement et de flexion 3-points. Outre l'analyse des phénomènes mis en jeu, l'objectif principal était de mettre en oeuvre une simulation du comportement non linéaire en fonction des constituants : âme, couches dans les peaux, interfaces âme-peaux. L'effet d'un chargement localisé a été étudié à travers des essais de poinçonnement. Les résultats de la simulation ont été comparés avec les résultats expérimentaux obtenus dans des essais de poinçonnement et de flexion 3-points. En outre une analyse expérimentale du champ des déplacements a permis d'obtenir une validation complémentaire des résultats déduits de la simulation
The purpose of this work is to analyse the non-linear behaviour of sandwich materials, made of a foam core and glass fibre-epoxy laminated skins. The non-linear behaviour has been investigated in indentation tests and 3-points bending tests. Besides the induced phenomena, the principal object was to implement a simulation of the non-linear behaviour as a function of the constituents : foam core, layer of the skins, foam-skins interfaces. The effect of localised loading has been studied through the indentation tests. The results deduced from the simulations have been compared with the experimental results in indentation and 3-points bending tests. Furthermore, experimental investigation of the displacement field allowed to derive a complementary validation of the results obtained by the simulation

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Alila, Fahmi. "Analyse de la tenue en fatigue de structures composites sandwich." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4082/document.

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Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la tenue en fatigue des structures sandwich. Toutefois, la faible connaissance de leurs modes de rupture et de leur comportement en fatigue a freiné leur développement. La littérature rapporte des résultats de fatigue basés sur des normes d’essais que nous avons jugés utile d’approfondir. Dans un premier temps, nous avons proposé une approche d’un essai de fatigue classique sur poutre sandwich en éliminant la concentration de contrainte. Ainsi, une nouvelle géométrie a été proposée afin de limiter la concentration des contraintes aux bords. Ceci a permis de mieux caractériser le matériau sandwich. Nous avons découvrit que la durée de vie issue de la norme est 2 fois moins importante que celle issue de la nouvelle géométrie. Dans un deuxième temps, nous avons développé un modèle d’auto-échauffement basé sur l’approche généralisé de Maxwell afin de simuler le comportement viscoélastique de la mousse en fatigue en traction et en flexion 4 points. Les résultats numériques corrèlent avec les résultats expérimentaux. Ce modèle numérique viscoélastique développé permet d’expliquer les phénomènes physiques qui ne sont pas triviales expérimentalement. Ce travail a procuré une nouvelle méthodologie d’essai permettant de caractériser les matériaux sandwich en plus grande conformité avec les sollicitations rencontrées durant leur mise en service
Sandwich structures are widely used in marines and aeronautic constructions. In this work, the fatigue behaviour of composites sandwich structures is apprehended. However, little knowledge of their failure modes and their fatigue behaviour has slow their development. The literature reports results of fatigue tests based on standard that is considered to be reviewed. In the first part of this document, a first approach of a classic fatigue test on a sandwich beam is proposed with reducing edge effects. This allows to better characterise the structure. Results shows that the fatigue lifetime issued from the standard geometry is twice less than the fatigue lifetime of the developed geometry. In the second part of this work, a self-heating modelling is developed based on the generalized Maxwell approach in order to simulate the viscoelastic behaviour of a PVC foam material in tensile and 4 point bending fatigue test. The numerical results correlate with the experimental results. This viscoelastic model allow to analyse physic phenomenon that are not easily found experimentally

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Al, Bachi Lama. "Modélisation numérique et expérimentale du comportement de matériaux sandwiches appliqués à l'aéronautique." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT010H.

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Ce travail de thèse qui s'inscrit dans le thème de recherche "modélisation des structures composites" a pour objet la modélisation du comportement en flexion des structures sandwiches. Les principales étapes de ce travail sont : la détermination des constantes élastiques du matériau par homogénéisation numérique ; le développement analytique de modèles raffinés de flexion 3 et 4 points et leur implémentation dans un logiciel de calcul formel ; la simulation numérique du comportement global du matériau afin de réaliser une solution de référence ; et la validation expérimentale des différents modèles développés. Il faut noter l'utilisation de nouveaux moyens de mesure tels la stéréovision (basé sur la corrélation d'image) et l'interférométrie laser dans la mesure des déformations, des contraintes et des déplacements. Une grande importance a été donnée à la mise au point de ces techniques de mesure sans contact afin de pouvoir généraliser leur utilisation sur des structures industrielles.

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Derré, Jérémie. "Conception vibro-acoustique de panneaux composites intégrant des structures fractales." Thesis, Toulouse, ISAE, 2019. http://www.theses.fr/2019ESAE0019/document.

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Les structures sandwichs à cœur cellules nid d'abeilles sont largement employées dans l'industrie aéronautique, notamment pour leur grande rigidité de flexion à faible masse. Cette dernière caractéristique résulte également en une diminution de la transmission et une augmentation du rayonnement acoustique de ces structures. On cherche à modéliser une nouvelle stratégie passive de réduction des vibrations mécaniques et du rayonnement, se basant sur le principe de localisation des vibrations du matériau. L'idée fondatrice est l'insertion au sein du matériau d'hétérogénéités créant des obstacles pour la propagation des ondes mécaniques et donc des phénomènes de réflexion, transmission, diffusion voire dissipation de l'énergie mécanique vibratoire. Cela résultera en une localisation de certains modes structuraux, et modifiera le rayonnement acoustique associé à ces modes. Les travaux de thèse porte sur la modélisation, la simulation numérique et la validation expérimentale de structures sandwichs présentant des sur-charges localisées suivant un schéma fractal
Sandwich structures with honeycomb core cells have been widely used within the aerospace industry, because of their high static bending stiffness at a lesser mass cost. The weight reduction is unfortunately responsible for a decrease in the acoustic transmission and a rise of the radiation of such structures. Therefore, a new passive strategy of structural vibration and acoustic radiation reduction is investigated. The founding idea is to used the geometrical network of the honeycomb core by filling some cells with small heterogeneities, in order to create obstacles for the structural waves, creating wave reflection, transmission or even dissipation of the mechanical energy. That results in localization of some modes, which is modifying their acoustic radiation. This study implies modeling, numerical simulation and experimental validation of sandwich structures locally overloaded by fractal distributions

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Almusawi, Aqil mousa. "Mise en œuvre et optimisation des propriétés d'une structure sandwich en matériaux biosourcés (fibres et bois de chanvre) avec une matrice en polystyrène expansé pour le bâtiment." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCA009/document.

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La fonctionnalisation croissante des matériaux de constructions ainsi que le besoin de gestion des ressources de l'humanité rend les matériaux traditionnels à base de ciment moins performant.De nouvelles structures de paroi peuvent être envisagées en optimisant le choix de matériaux et leurs agencements. Dans ce travail nous avons choisi d'évaluer une structure pouvant remplir toutes les fonctions d'une paroi type « maison individuelle » ceci en utilisant des matériaux à faible coût et en utilisant des procédés de fabrications classiques. Les matériaux choisis proviennent majoritairement d'une source agricole renouvelable, le chanvre et son sous-produit (la chènevotte) et du recyclage des déchets de polystyrène. Nous avons établi des relations entre différentes propriétés du composites obtenu et les paramètres du procédé en particulier sur la zone des hautes teneurs en renfort et jusqu'à 100%. Nous avons également préparé la phase d'optimisation numérique d'une structure sandwich alvéolaire en modélisant le procédé et les structures ainsi obtenue
Due to the rapidly improving functionality of building materials, and increasingly complicated human resource management issues, the traditional cement-based building materials of the past are becoming less and less desirable.These outdated materials are being replaced by new structures of wall that better optimize choices of materials and their layouts. In this study, we propose a multi-function structure to be the unit of a typical wall (individual house), which can be produced via the use of inexpensive materials and classic manufacturing processes. To achieve this, we chose the renewable agricultural source of the hemp plant (hemp yarns and hemp shive particles), along with recycled expanded polystyrene, to manufacture a fully recyclable composite. We established a relationship between the physical-mechanical properties of the resulting composite and the parameters of the manufacturing process, particularly in the zone of high load reinforcement, we successfully manufactured a composite of 100% hemp shive particles. In addition, we have also prepared the numerical optimization phase of an alveolar sandwich structure by modeling the process and the obtained structure

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Shahdin, Amir. "Surveillance vibratoire de l'endommagement dû à l'impact sur poutres en matériaux composites stratifiés, sandwiches et matériaux enchevêtrés par variations des paramètres modaux." Toulouse, ISAE, 2009. http://www.theses.fr/2009ESAE0019.

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La Surveillance de la Santé des Structures (SSS) s'effectue par la mesure de réponses pertinentes sous sollicitations extérieurs. L'identification a pour but de détecter, de localiser et de quantifier ces défauts. La thèse porte sur les deux premiers niveaux de SSS, la détection et la localisation de dommage. Le but est d'étudier les effets d'impacts symétriques par variations des paramètres modaux en faisant un nombre important d'expériences. Une validation par recalage de modèles éléments finis est effectuée sur différents matériaux composites dédiés à l'aéronautique. Pour tous les spécimens (poutres), il a été observé que, avec l'accumulation de l'endommagement (impact), il y a une diminution de la fréquence propre (flexion) accompagnée par une augmentation du taux d'amortissement. Un aspect nouveau de cette thèse concerne la fabrication et les essais mécaniques (statique et dynamique) d'un matériau innovant (sandwich avec âme en fibre de carbones enchevêtrés) possédant des taux d'amortissements élevés ainsi qu'une meilleure résistance à l'impact. La modélisation par éléments finis (Samcef) est utilisée pour calculer la réponse dynamique de ces poutres. Ces modèles recalés permettent de donner un indicateur de taux de dégradation et peuvent servir d'outils diagnostic (et d'alarme) pour la surveillance de l'intégrité des structures. Une partie innovante de cette thèse concerne la localisation de l'endommagement et sa validation sur les poutres composites stratifiées par optimisation topologique (Nastran), en utilisant les paramètres modaux obtenus expérimentalement. Ainsi on estime avec succès les zones d'endommagement pour des défauts isolés.

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Abakar, Malloum. "Analyse des mécanismes d'endommagement et du comportement vibratoire d'un composite à constituants naturels dans un environnement hydrique." Thesis, Le Mans, 2019. http://www.theses.fr/2019LEMA1020/document.

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Durant les dernières décennies, les composites polymères renforcés par des fibres végétales ont reçu une attention importante de la part des scientifiques. L’utilisation de fibres végétales permet en effet d’améliorer les performances environnementales de ces matériaux tout en atteignant des propriétés spécifiques plus élevées. Néanmoins, un verrou majeur freine encore le développement de ces matériaux. En effet, leur sensibilité au vieillissement hydrique, due à leur caractère hydrophile, restreint leur utilisation. Dans ce contexte, nous proposons, dans le cadre de cette thèse, d’analyser l’effet du vieillissement hydrique sur le comportement statique et dynamique, d’identifier et suivre les mécanismes d’endommagement d’une structure sandwiche biosourcée et ses constituants. Les composites utilisés sont constitués d'une résine greenpoxy associée à des fibres de lin et à une âme en liège pour les sandwichs. Dans la première partie, nous avons étudié le comportement en statique et en dynamique de la résine, du composite, des âmes et des sandwichs. Cette étude a conduit d’une part à la détermination des caractéristiques mécaniques et à l’identification et le suivi des mécanismes d’endommagement par émission acoustique et observations microscopiques et d’autre part à la détermination des caractéristiques dynamiques. Dans la deuxième partie, nous avons analysé la cinétique de diffusion d'eau dans la résine, les peaux, les âmes et les sandwichs par identification de leurs paramètres de diffusion par le modèle de Fick. En suite, nous sommes intéressés à l’impact du vieillissement hydrique sur le comportement et les propriétés mécaniques des sandwichs et ses constituants
In recent decades, polymer composites reinforced with plant fibers have received significant attention from scientists. The use of reinforcing vegetable fibers makes it possible to improve the environmental performance of these materials reaching higher specific properties. Nevertheless, a major lock still hinders the development of these materials. Indeed, their sensitivity to water ageing, due to their hydrophilic nature, restricts their use. In this context, we propose, as part of this thesis, to analyze the effect of water ageing on static and dynamic behavior, to identify and monitoring the damage mechanisms of a sandwich structure biobased and its constituents. The composites used consist of a greenpoxy resin associated with flax fibers and a cork core for sandwich materials. In the first part of this work, we studied the static an dynamic behavior of the resin, the composites, cores and sandwich structures. This study led on the one hand to the determination of the mechanical characteristics and to the identification and the follow-up of the mechanisms of damage by acoustic emission and microscopic observations and on the other hand to the determination of the dynamic characteristics. In the second part, we first analyzed the kinetics of water diffusion in resin, skins, cores and sandwichs by identification of their diffusion parameters by the Fick model approach. Then, we are interested in the impact of water ageing on the behavior and mechanical properties iof sandwichs and its constituents

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Hussain, Muzzamal. "Couplage procédé / propriétés mécaniques des matériaux sandwiches Métal / Composite hybride à base de tissus en jute." Thesis, Lille, 2021. http://www.theses.fr/2021LILUI006.

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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

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Jean-St-Laurent, Mathilde. "Effet des températures froides sur le comportement à l'impact à basse vitesse de panneaux sandwiches en matériaux composites." Doctoral thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/70264.

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La thèse porte sur l’effet des températures froides extrêmes sur le comportement à l’impact à basse vitesse de panneaux sandwiches en matériaux composites avec une âme de type nid d’abeilles de Nomex pressentis pour la fabrication de robots d’exploration lunaire. Le projet est scindé en deux grands volets : un volet expérimental et un volet numérique. Le volet expérimental inclut la caractérisation du comportement mécanique des constituants du panneau sandwich à températures froides, l’étude du comportement à l’impact du panneau sandwich à basse température et l’étude de l’effet de la température d’impact sur le comportement mécanique après impact des panneaux endommagés. Le panneau sandwich étudié est fait de peaux de plis tissés en carbone-époxyde [(±45)(0/90)(0/90)(±45)] et d’une âme en nid d’abeilles de Nomex. Les températures d’essais retenues pour la campagne expérimentale sont la température pièce, -70°C et -150°C. L’étude du comportement mécanique des constituants du panneau sandwich à basse température montre que la résistance en traction du matériau composite formant les peaux du panneau sandwich diminue à basse température, alors que sa résistance en compression augmente. À basse température, le comportement en cisaillement est caractérisé par une augmentation de la rigidité et de la résistance à la rupture, alors que la déformation à la rupture diminue. L’effet de la température sur le comportement du nid d’abeilles de Nomex se traduit principalement par une augmentation de la rigidité et de la résistance équivalente en compression hors-plan à basse température. L’étude du comportement à l’impact du panneau sandwich montre une augmentation de l’endommagement pour les échantillons impactés à basse température pour la plupart des conditions d’impact évaluées. L’étude combinée de l’endommagement induit et de l’énergie absorbée à l’impact indique que le développement de l’endommagement requiert moins d’apport d’énergie à basse température. Finalement, les résultats montrent que la taille de l’impacteur utilisé influence l’effet de la température sur le comportement à l’impact. Des essais de compression dans le plan sur les panneaux endommagés permettent d’évaluer l’effet de la température d’impact sur le comportement après impact. Pour les conditions d’impact étudiées, bien que la température affecte l’endommagement induit, la résistance en compression après impact est peu influencée par la température d’impact. En effet, on observe une faible diminution de la résistance résiduelle en compression avec la température d’impact qui diminue pour certaines conditions d’impact, alors que pour d’autres, aucun effet n’est observé. De plus, l’effet de la température d’impact est négligeable en comparaison avec la diminution initiale de la résistance en compression observée entre les échantillons intacts et les échantillons les moins endommagés de cette étude. Pour le deuxième volet de la thèse, un modèle numérique par la méthode des éléments finis est développé pour reproduire le comportement à l’impact du panneau sandwich à différentes températures. Le modèle de comportement pour le matériau composite inclut l’utilisation de trois variables d’endommagement et d’un modèle de plasticité en cisaillement. La rupture dans le plan est prédite avec le critère de la déformation maximale. Une fois la rupture détectée, l’évolution des variables d’endommagement est définie afin d’obtenir un adoucissement linéaire du comportement. Les propriétés du modèle de comportement pour le matériau composite proviennent en majeure partie d’essais de caractérisation et de la littérature. Pour la modélisation du nid d’abeilles de Nomex, la structure cellulaire du nid d’abeilles est modélisée. Chaque cellule prend la forme d’un hexagone parfait. Le comportement mécanique des parois est isotrope élastique avec écrouissage parfaitement plastique. Les propriétés de la loi de comportement sont obtenues avec des essais de compression hors-plan effectués à chaque température étudiée. Le modèle d’impact est appliqué à la simulation de différentes conditions d’impact à température pièce, -70°C et -150°C. Les résultats sont validés avec les essais expérimentaux. Le modèle développé permet de reproduire de façon globale le comportement du panneau sandwich impacté et les effets des températures froides sont généralement bien prédits par le modèle.
The thesis project is focused on the effect of extreme cold temperatures on the low-velocity impact behavior of woven carbon/epoxy composite sandwich panels with Nomex honeycomb core forlunar exploration rovers. The project is divided into an experimental campaign and a numerical investigation. The experimental campaign developed includes the study of the effect of extreme cold temperatureson the mechanical behavior of the constituents of the sandwich panel individually, the study of the low velocity impact behavior of the sandwich panel under extreme cold temperatures and the investigation of the effect of impact temperature on the compression after impact behavior of the damaged panels. The sandwich panel studied is made of plain-weave carbon/epoxy composite skins[(±45)(0/90)(0/90)(±45)] with a Nomex honeycomb core. For the experimental campaign, tests are performed at room temperature, -70°C, and -150°C. The study of the effect of temperature on the mechanical behavior of the composite material used for the skins of the sandwich panel shows that the tensile strength decreases at low temperatures, while the compressive strength increases. The inplane shear behavior is characterized by an increase in the in-plane shear modulus and the in-plane shear strength at low temperatures, while the maximum in-plane shear strain diminishes. At cold temperatures, the out-of-plane compressive behavior of the Nomex honeycomb core is characterized by an increase of rigidity and maximum compressive strength. Impact of the sandwich panels at cold temperatures leads to an increase of damage for most impact conditions tested. The conjoint study of the absorbed energy and the damage induced by impact loadings shows that it requires less energy to produce damages at cold temperatures. Finally, the results of the impact tests show that the size of the impactor has an influence on the effect of temperature on the impact behavior of the sandwich panel. Compression after impact (CAI) tests show that the effect of impact temperature on the residual compressive strength is almost negligible, although impact temperature has an effect on the damage induced. For some impact conditions, a slight decrease of the residual compressive strength was measured for specimens impacted at low temperatures, while for the other impact conditions, impact temperature has simply no effect on the residual compressive strength.The effect of impact temperature on the residual compressive strength is negligible with regard to the reduction of the residual compressive strength between the undamaged panels and the panels with the least amount of damage in this study.The second part of the project is focused on the development of a numerical model using the finite element method for the simulation of impact loadings at room temperature, -70°C, and -150°C. The model for the composite material includes the use of three damage variables combined with aplasticity model. The in-plane failure is predicted with the maximum strain criteria. The post failure evolution of the damage variables is defined to have a linear softening. For the Nomex honeycomb core model, the cellular geometry of the Nomex core is modelled with each cell represented as aperfect hexagon. The material behavior of the cell wall is isotropic elastic perfectly plastic. The majority of the properties required for the composite and Nomex honeycomb core models comes from experimental investigations or the literature for all three temperatures. Results of the numerical simulations are validated with experimental data. It shows that the model can predict theoverall behavior of the sandwich panel under impact loading. The effects of temperature on the impact behavior of the sandwich panel are overall well captured by the model.

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Lagardère, Émeric. "Comportement au fluage de structures sandwich thermoplastiques." Lille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LIL10156.

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L'objectif est d'étudier le fluage de composites comêlés verre/polypropylène unidirectionnels et orthogonaux et d'établir les bases de prévision du comportement à long terme (déformation et rupture) de pièces industrielles tubulaires en composites thermoplastiques à structure sandwich particulière, associant âme en composite polypropylène renforcé de fibres de verre continues et peaux en polypropylène et réalisées par un procédé d'extrusion-enroulement. Deux approches, basées sur les méthodes classiques de mécanique des composites, ont été mises en oeuvre. La première prend en compte le comportement viscoélastique linéaire des différents matériaux constitutifs et a nécessité la détermination expérimentale des modules de fluage et des courbes de durées de vie des constituants de base du sandwich (âme composite, peau thermoplastique) sur des durées relativement longues de six mois à un an. La seconde est basée sur la modélisation des déformations en fluage des constituants élémentaires du sandwich et a requis l'identification sur la base d'essais de fluage et fluage-recouvrance d'un à cinq jours des paramètres de diverses lois décrivant un comportement viscoélastique linéaire ou non-linéaire, voire viscoplastique : modèles de Burgers (viscoélasticité + viscoplasticité linéaires), Findley (viscoélasticité non-linéaire) et Schapery combiné à Zapas-Crissman (viscoélasticité non-linéaire + viscoplasticité). La pertinence et le domaine d'utilisation de ces deux approches ont été validés par des essais sur structures industrielles modèles pour des cas de chargement sous pression interne particuliers (absence d'effets de fond) proches de ceux rencontrés en service
This work aims at investigating the creep behaviour of commingled yarn glass/polypropylene unidirectional and cross-ply composites and at predicting the long term behaviour (creep deformation and failure) of tubular industrial parts made of a peculiar sandwich structure (association of a glass/polypropylene composite core with two neat polypropylene skins) and manufactured by the extrusion-winding process. Two ways have been considered to reach this goal, both based on the well-established laminate theory. The first approach takes into account the linear viscoelastic behaviour of the skin and core materials. It has required the determination of the materials creep moduli and life curves over a quite long period of 6 months to one year. The second one is based on modelling the creep strain of the different sandwich layers. Short-term creep or creep-recovery tests (over 1 to 5 days) have allowed the identification of the parameters of various models describing the linear or non-linear viscoelastic and/or viscoplastic creep behaviours: Burgers (linear viscoelasticity + viscoplasticity), Findley (non-linear viscoelasticity), Shapery (non-linear viscoelasticity) coupled to Zapas-Crissman (viscoplasticity). The consistency and application range of both approaches have been experimentally validated on prototype industrial parts for some loading cases (internal hydraulic pressure without end effects) close to in-service conditions

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Colis, Silviu-Mihail. "Magnétisme, transport et structure des systèmes de type "spin-valve" utilisant comme couche magnétique dure un sandwich couplé antiferromagnétiquement à base d'iridium." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2001. http://www.theses.fr/2001STR13103.

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Tom, Louis-Georges. "Contribution à l'étude numérique de la propagation d'un défaut de collage dans une structure sandwich Nida." Thesis, Le Mans, 2014. http://www.theses.fr/2014LEMA1036/document.

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SAFRAN Aircelle produit des panneaux sandwiches constitués de peaux composites collées sur une âme nid d’abeille (« Nida ») en aluminium pour des applications de nacelle de moteur d’avion. Des décollements locaux peuvent exister à l’interface peau/Nida et réduire significativement la capacité structurale de ces sandwiches. L’objectif de cette thèse entre l’ISMANS et SAFRAN Aircelle réside dans la mise en place d’une approche de type « Virtual testing » pour réduire les coûts de validation et de vérification des sandwiches possédant des décollements.L’originalité de ces travaux vient du choix de la représentation des sandwiches à travers deux familles de modèles : les modèles « âme pleine » (modélisation volumique) prévus pour une utilisation en bureau d’études et les modèles « âme creuse » (modélisation physique des clinquants) permettant d’analyser finement les mécanismes de propagation des décollements peau/Nida. Une technique de sous-structuration a été mise en oeuvre avec succès et a permis de réduire significativement les temps de calcul du modèle « âme creuse ».La mécanique de l’endommagement, avec des éléments à zone cohésive, a été choisie pour déterminer numériquement le seuil de propagation des décollements, après une étude comparative avec la mécanique linéaire élastique de la rupture et une méthode de recalage essais. Pour alimenter les lois d’endommagement disponibles dans les codes industriels, une méthode expérimentale a été proposée. Des essais de type DCB sandwiches ont permis de remonter aux propriétés mécaniques de l’interface en mode d’ouverture et en mode mixte, avec un seul montage. Ces essais ont été recalés avec succès, notamment en mode I pur
SAFRAN Aircelle manufactures sandwich structures made of composite skins bonded to aluminium honeycomb core for aircraft’s engines nacelles applications. Local disbonds may occur at the skins/core interface and lead to significant strength reduction under in-service loadings. The present work was done with ISMANS and SAFRAN Aircelle and deals with the introduction of a “Virtual Testing” approach in order to reduce substantiation and validation cost of sandwiches structures with embedded disbond.In this study we have two kinds of models at two scales to describe the sandwich behaviour: the “homogeneized” model, which provide an industrial tool for design offices and the “detailed” model, which provide a specific tool for accurate analysis of disbond growth initiation at skin/core interface. Due to the numerical cost of the second type of model, the superelement technique has been successfully used which permits to gain computational costs without altering the result quality.Damage mechanics, with cohesive zone elements, have been chosen to numerically determine the disbond growth threshold after a comparative study with linear fracture mechanics and a full experimental method. Inputs data for industrial code using cohesive zone elements have been studied through an experimental investigation. DCB type tests on reinforced sandwiches were perfomed in order to determine the energy release rate at the skin/core interface. Various mode-mixity and pure opening mode are available using the same testing tool. The latter has been successfully modelled

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Philippe, Marie-Hélène. "Etudes de quelques modélisations de structures en composite à haute rigidité en flexion." Phd thesis, Marne-la-vallée, ENPC, 1997. http://www.theses.fr/1997ENPC9709.

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L'objet de ce mémoire est de proposer des outils de conception pour le dimensionnement en raideur de panneaux fléchissant en composite à rigidité spécifique élevée. On y présente dans une première partie, une nouvelle formulation de la théorie classique des stratifiés de Reissner-Mindlin (Théorie de Sab), et des modélisations multiparticulaires issues de la théorie M4 (Modélisation Multi particulaire des Matériaux Multicouches), adaptées à la description du comportement des structures traditionnelles sandwich en composite, dont on connait les propriétés mécaniques équivalentes de l'âme. Dans une seconde partie, on s'intéresse au développement d'une modélisation d'une nouvelle structure sandwich en composite possédant une âme hétérogène constituée de parois raidissantes transversales, baptisée structure alvéolaire et mise au point au CERAM de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées (ENPC). Une méthode d'homogénéisation a permis de remplacer le milieu hétérogène alvéolaire 3d par un milieu homogène équivalent 2D. Les validations de ces modèles ont été effectuées en comparant les résultats obtenus avec des solutions exactes ou des maillages éléments-finis réalisent avec le code de calcul SAMCEF. Elles ont permis de montrer la pertinence des différentes modélisations développées dans ce mémoire. Leur intégration prévue dans un code de calcul par éléments-finis industriel permettra de disposer d'outils numériques 2D permettant de dimensionner simplement et efficacement les structures sandwichs et alvéolaires
This work is devoted to the development of new modellings of composite structures with high specitif bending stiffness. The purpose is to propose suitable tools for the analysis of flexural stiffness. In the first part of the thesis, new plate modellings (2D modellings) are proposed to describe sandwich structures which core is homogeneous (foams) or can be considered as homogeneous (honeycombs). A new formulation of the classical sandwich theory based upon the REISSNER6Mindlin kinematic assumptions (the Sab’s theory), and multiparticle sandwih modellings based upon the M4 theory (Multiparticle Modelling of the Multilayered Materials), are developped. The second part is devoted to a modelling of a new sandwich structure called « hollow-core composite », with an heterogeneous core made of a serie of diagonal stiffeners, and which technology was developed at the CERAM laboratory of the ENPC. The hollow-core heterogeneous 3D medium was turn into an equivalent homogeneous 2D medium by using an homogeneization process. Assessments of thise modelling were conducted by comparing results from analytical exact solutions or finite-element meshes of the software SAMCEF. The accuracy of the different modellings developed in this thesis were shown. Thzy should be used to develop 2D finite-element meshes integrated in a market software, which will simplify the design of the sandwich and hollow-core structures

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Sokolova, Olga. "Systèmes hybrides pour application automobile." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAE027.

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Dans cette thèse, les sandwichs acier/polymère/acier renforcés ou non et leurs composants, ainsi que leurs propriétés mécaniques et de mise en forme (ou formage) ont été étudiés pour la fabrication des pièces d'automobiles. Les caractéristiques physico-chimiques responsables de la cohésion métal-polymère tout comme de l’usinabilité des sandwichs par emboutissage profond et étirage Erichsen n’ont pas été assez étudiés. Elles sont analysées dans ce travail. Nous avons observé que l'influence des traitements de surface tels que le « traitement corona » peut changer la morphologie de la surface du polymère de base et introduire des groupes fonctionnels polaires sur les surfaces. Le traitement plasma a été utilisé pour activer les surfaces de l’acier avant le "roll-bonding". L'étude a révélé que les sandwichs sans inserts ont une grande aptitude au formage par emboutissage profond, proche de celle de l'acier
In this thesis the investigation focused on the mechanical and forming properties of non-reinforced and locally reinforced metal/polymer/metal sandwiches, used for the further manufacturing of automotive parts. The physical-chemical properties for bonding as well as the deep drawing and stretching behaviour of such sandwiches were studied too. It was observed, that the preliminary surface treatment as corona and/or plasma strongly influence the surface morphology of the PP-PE foil by activating the polymer surface. A new method to insert local reinforcements in the pre-fabricated sandwich was developed after optimizing the conditions for bonding in the roll-bonding process. The sandwiches without the local plate inlays show the high formability compared to the seel mono-materials. The deformation behaviour of sandwiches depends strongly on the size, shape and the position of the inlays to forming

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Philippe, Marie-Hélène. "Etudes de quelques modélisations de structures en composite à haute rigidité en flexion." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529473.

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L'objet de ce mémoire est de proposer des outils de conception pour le dimensionnement en raideur de panneaux fléchissants en composite à rigidité spécifique élevée. On y présente dans une première partie, une nouvelle formulation de la théorie classique des stratifiés de Reissner-Mindlin (Théorie de Sab), et des modélisations multiparticulaires issues de la théorie M4 (Modélisation Multiparticulaire des Matériaux Multicouches), adaptées à la description du comportement des structures traditionnelles sandwich en composite, dont on connaît les propriétés mécaniques équivalentes de l'âme. Dans une seconde partie, on s'intéresse au développement d'une modélisation d"une nouvelle structure sandwich en composite possédant une âme hétérogène constituée de parois raidissantes transversales, baptisée structure alvéolaire et mise au point au CERAM de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées (ENPC). Une méthode d'homogénéisation a permis de remplacer le milieu hétérogène alvéolaire 3D par un milieu homogène équivalent 2D. Les validations de ces modèles ont été effectuées en comparant les résultats obtenus avec des solutions exactes ou des maillages éléments-finis réalisés avec le code de calcul SAMCEF. Elles ont permis de montrer la pertinence des différentes modélisations développées dans ce mémoire. Leur intégration prévue dans un code de calcul par éléments-finis industriel permettra de disposer d'outils numériques 2D permettant de dimensionner simplement et efficacement les structures sandwichs et alvéolaires.

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Márquez, Costa Juan Pablo. "Caractérisation et modélisation des interfaces dans les composites organiques stratifiés à haute température : Application à la tenue au feu des structures aéronautiques PhyFire LOT 2 - Développement de modèles de comportement du composite Caractérisation en température de la ténacité en mode II des interfaces des CMO en utilisant l’effet Joule Caractérisation du comportement visqueux des interfaces CMO et influence sur la propagation de délaminage Convention PhyFIRE 2 - LOT 2 : Développement d’un cadre de modélisation pour les matériaux composites Durabilité des matériaux composites en conditions extrêmes : vers la prédiction des propriétés de tenue au feu Durability of Composite Materials under Severe Temperature Conditions : Influence of Moisture Content and Prediction of Thermo- Mechanical Properties During a Fire Towards the Prediction of Sandwich Composites Durability in Severe Condition of Temperature : A New Numerical Model Describing the Influence of Material Water Content during a Fire Scenario." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2021. http://www.theses.fr/2021ESMA0004.

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Dans le cadre de la tenue au feu des matériaux composites, il est nécessaire d’évaluer la dégradation de leurs propriétés thermiques et mécaniques due à des pertes de masse, de la fissuration matricielle et/ou des délaminages. Néanmoins, peu d’études dans la littérature sur la tenue en température des composites aéronautiques concernent le comportement mécanique et la rupture des interfaces avant toute dégradation thermique, sujet qui est l’objet principal de ce travail. Ainsi, l’objectif est de proposer un modèle de prévision de rupture concernant tant l’amorçage que la propagation du délaminage pour des chargements thermomécaniques. Ce travail a porté en grande partie sur la caractérisation des propriétés d’interfaces à l’aide d’une analyse d’essais de propagation de fissure en mode II pour des éprouvettes chauffées par effet Joule. Ces analyses numériques montrent que le comportement du pli n’explique pas la réponse macroscopique pseudo-ductile observée expérimentalement. Ainsi, une méthode de dialogue essai-calcul, comparant les champs cinématiques mesurés par corrélation d’images numériques et ceux simulés par éléments finis, souligne l’importance du comportement visqueux à l’échelle de l’interface.C’est par une approche similaire de type FEMU que les paramètres d’une loi de rupture de type cohésif ont été identifiés en température et en tenant compte des différentes sources d’incertitude. Ce travail met en évidence la similitude entre le cisaillement plan et hors plan, tant sur le comportement que sur la rupture. En parallèle, l’analyse d’essais de tenue en température par impact laser a permis d’établir un critère d’amorçage par une approche couplée en contrainte et en énergie. Une confrontation de ce critère aux paramètres de la loi de zone cohésive identifiés précédemment permet de discuter de l’échelle de modélisation de l’interface
Within the framework of the fire resistance of composite materials, it is necessary to assess the degradation of their thermal and mechanical properties due to mass losses, matrix cracking and/or delamination cracks. Nevertheless, few studies in the literature about the temperature resistance of aeronautical composites concern the mechanical behaviour and the rupture of interfaces before any thermal degradation,subject which is the main topic of this work. Thus, the objective is to propose a failure model concerning both the delamination crack initiation and growth under thermomechanical loads. Much of this work has focused on the characterisation of interface properties using an analysis of mode II crack propagation tests for Joule heated specimens. These numerical analyses show that the ply behaviour does not explain the macroscopic pseudo-ductile response observed experimentally. Thus, a test-calculation dialog method, comparing the kinematic fields measured by digital images correlation and those simulated by finite elements, underlines the importance of the viscous behaviour at the interface scale. By a similar FEMU approach the parameters of a cohesive-type fracture law have been identified in temperature and taking into account the different sources of uncertainty. This work highlights the similarity between plane and out-of-plane shearing, both on behaviour and on failure. In parallel, the analysis of temperature resistance tests by laser impact made it possible to establish a crack initiation criterion by a coupled stress and energy approach. A comparison of this criterion with the parameters of the cohesive zone law previously identified makes it possible to discuss about the modeling scale of the interface

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Haddad, Mohamed. "Développement d'un procédé d'enroulement filamentaire adapté aux matériaux composites sandwichs et caractérisation mécanique des matériaux." Thesis, 2017. http://www.theses.fr/2017ENAM0031/document.

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Анотація:

Les matériaux composites, et en particulier les sandwichs, sont très étudiés depuis des décennies. En effet, l'alliance entre légèreté et résistance de ces structures entraîne le développement de leur utilisation. Leur méthode de fabrication et éventuellement leur caractérisation restent des points essentiels dans la plupart des études. Ce travail s’inscrit dans le projet FUI SOLLICITERN qui vise à développer une citerne routière en matériau composite sandwich pour un véhicule d’hydrocurage. Comme première étape, et à partir du principe de l’enroulement filamentaire classique, l’objectif consiste à chercher des conceptions qui sont les mieux adaptées à l’enroulement d’un matériau sandwich sur un mandrin cylindrique, tout en respectant les paramètres de l’enroulement et leur influence sur la structure et les propriétés. La solution optimale étant validée, les matériaux constitutifs ont été étudié en mesurant de nombreuses propriétés mécaniques. L’objectif est de pouvoir aider le bureau d’étude à valider une solution de fabrication et de vérifier que les propriétés sont celles attendues. Pour ce faire, des caractérisations statique et dynamique ont menée sur des échantillons incurvés fabriqués par le procédé optimisé pour notre application. Cette partie comporte notamment différents essais expérimentaux dans le but de valider le comportement de la structure visée avec les dimensions et les combinaisons de matériaux les plus appropriées, en tenant compte du processus de fabrication. La meilleure configuration structurelle est retenue à la fin pour la fabrication de la citerne routière prototype
Composite materials, and especially sandwich structures, have been studied for decades. Indeed, the association between lightness and resistance of these structures leads to the development of their use. Their manufacturing method and their characterization remain as essential points in most studies. This work is part of the FUI SOLLICITERN project, which aims to design a composite water treatment tank for vehicles intended for this purpose. As a first step, and based on the classical filament winding principal, we aim to search designs that are best adapted to the fabrication of a curved sandwich material on a cylindrical mandrel, while respecting the process parameters of and their influence on structural properties. Since an optimal solution was validated, the constituent materials were studied by measuring mechanical properties. The objective is to help our industrial partner to validate a manufacturing solution and verify that such properties are the expected ones. For that, several static and dynamic characterizations were carried out on curved samples manufactured by the optimized process designed for our application. This part includes various experimental tests in order to validate the structure behavior with the most appropriate dimensions and material combinations, taking into account the manufacturing process. At the end, the best structural configuration is retained for the first tank prototype fabrication

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