Dissertations / Theses: 'Textile reinforcement'

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Alrshoudi, Fahed Abdullah S. "Textile reinforced concrete : design methodology and novel reinforcement." Thesis, University of Leeds, 2015. http://etheses.whiterose.ac.uk/10163/.

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Abstract:

Fibre reinforcement has been used to reinforce concrete members for decades. It has combined well with concrete to help control cracking and increase toughness and other properties such as corrosion resistance. The use of traditional fibre reinforcement has led to the development of a new material called textile reinforcement (multifilament continuous fibre) which can also be used as the main reinforcement instead of steel reinforcement. This study experimentally investigates concrete beams reinforced only with carbon textile material (TRC beams). The tensile strength of textile reinforcement and pull out strength of TRC were measured. Four-point bending tests were performed on 76 beams (small and large scale beams). Several parameters such as volume fraction and reinforcement layout were studied in order to investigate their effect on TRC beam behaviour. The results showed that with the correct layout and geometry of textile reinforcement, these reinforced concrete beams, providing they had sufficient cover thickness, would perform well. Also, the results confirmed that the bond between the concrete and textile reinforcement plays a vital role in TRC beam performance. The behaviour of the TRC beams was compared with that of the steel reinforced concrete (SRC) beams; a major advantage of the TRC beam was the reduced crack widths. This study finishes by proposing a design methodology for TRC beams. Guidance covers flexural design, predictions for moment-curvature, and predictions for crack width of TRC beams.

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Peled, Alva, Zvi Cohen, Steffen Janetzko, and Thomas Gries. "Hybrid Fabrics as Cement Matrix Reinforcement." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77694.

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Abstract:

Hybrid systems with two or more fiber materials were used to combine the benefits of each fiber into a single composite product. Strength and toughness optimization of hybrid thin sheet composites has been studied extensively using combination of different fiber types with low and high modulus of elasticity. Hybrid reinforcement is more significant when the reinforcing structure is in fabric geometry. Fabric structure provides full control on the exact location of each yarn and its orientation in the composite during production, thus maximizes the reinforcing efficiency. A high-strength, high-modulus fiber primarily tends to increase the composite strength with nominal improvements in toughness. A low-modulus fiber expected to mainly improve toughness and ductility. Combination of two or more types of fiber can produce a composite that is both strong and tough as compared to a mono fiber composite. The purpose of the current work was to study hybrid warp knitted fabrics as reinforcement for cementbased composite, having AR (Alkali Resistance) glass and Polypropylene (PP) as the reinforcing yarns. The examined ratios between the two different yarns were 0:100, 25:75, 50:50, 75:25, 100:0 (glass: PP, by percentage). It was found that in the hybrid system, the fracture mechanism is a superposition of the mono systems, and the tensile behavior is a combination between the two materials.

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Liu, Lingshan. "Development and optimization of the tufting process for textile composite reinforcement." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10029/document.

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Abstract:

Dans plusieurs industries, les composites 3D sont largement utilisés pour fabriquer les pièces composites épaisses et complexes. La technologie de piquage permet de lier des renforts secs ensemble ou de renforcer les composites dans l’épaisseur grâce à des fils structuraux. Cette thèse est consacrée au développement de cette technologie et à l'analyse de l'influence des paramètres de piquage sur les comportements de préformage et les propriétés mécaniques de la préforme et du composite piqués.Le procédé de piquage est décrit dans la thèse. La configuration d'équipement est conçue pour réaliser ce procédé. Les paramètres de piquage peuvent être contrôlés par l'utilisateur. L’influence de la profondeur de piquage sur les propriétés mécaniques des 3D préformes renforcées par le piquage est analysé. Des 3D échantillons composites sont piqués avec des profondeurs de piquage variées. Les résultats d’essais mécaniques en traction et l’analyse microscopique sur la section transverse de l’éprouvette montrent que la profondeur influence fortement les performances mécaniques des composites. Le contrôle de ces paramètres est indispensable pour optimiser l’utilisation du piquage et améliorer les propriétés des renforts assemblés. Les comportements de préformage du renforcement piqué dans le procédé d'emboutissage hémisphérique sont aussi analysés. L'influence des fils de piquage sur l’avalement des plis, le glissement entre les couches et le phénomène de plissement lors de la formation est démontrée. De plus, les orientations du fil de piquage ont affecté les résultats de formage, qui ont conduit à un défaut de désalignement dans la zone où le cisaillement dans le plan est fort
Three-dimensional fabrics are widely used in several industries to manufacture thicker and more complex composite parts. Tufting technology is employed to bond dry reinforcements together or to reinforce the composites in the thickness by structural yarns. The thesis is dedicated to the development of tufting technology and the analysis of the influence of tufting parameters on preforming behaviours and mechanical properties of tufted preform and composite. The tufting process and the self-designed equipment configuration are described in detail in the thesis. The tufting parameters can be completely controlled by user. Influence of tufting length through the thickness on mechanical properties of 3D tufted preform and composite is analysed in this study. 3D composite samples are prepared with varied tufting length. Tensile tests are carried out to determine the influence of the tuft length on the mechanical performance of tufted samples. The tensile results and microscopic analysis on the cross section of 3D specimen show that the tuft length strongly influences on the mechanical properties of composite. Therefore, the control of these parameters is necessary to optimize the tufting process and thus improve the mechanical performance of assembled thick reinforcements. The preforming behaviours of tufted 3D reinforcement in the hemispherical stamping process are also analysed. The experimental data demonstrates the influence of tufting yarns on the material draw-in, interply sliding, and winkling phenomenon during forming. Furthermore, the orientations of tufting yarn affected the forming results, which leaded to misalignment defect in the zone of strong in-plane shear

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Goktas, Devrim. "Interlaminar properties of 3D textile composites." Thesis, University of Manchester, 2016. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/interlaminar-properties-of-3d-textile-composites(275e9cef-7b35-47b0-84ca-bcf6fb0c7fb4).html.

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Abstract:

Multilayer composite materials have a high tendency to interlaminar delamination when they are subjected to out-of-plane loading, because of their low-stiffness in the through-thickness (T-T) direction. The main aim of this research was to improve the interlaminar fracture toughness (IFT) of textile composites by using stitching as a T-T reinforcement technique. The intention was to provide greater delamination resistance and also to enhance the interlaminar fracture toughness between adjacent layers. In this research, E-glass 2x2 twill weave structure fabric layers and an epoxy resin were chosen as the base materials. Three different types of stitching; including the commonly-used modified lock-stitch and orthogonal-stitch (OS) geometries, the single-yarn orthogonal-stitch (SOS) and a newly-developed double-yarn orthogonal-stitch (DOS), as well as five different stitch densities were used to reinforce the multilayer preform lay-ups. The resin infusion moulding method was used to manufacture the E-glass/Epoxy 3D textile composites. The effect of stitched reinforcement on the Mode I-IFT mechanism was examined by performing double cantilever beam (DCB) tests and the Mode II-IFT mechanism by performing four-point bend end-notched flexure (4ENF) tests, respectively. Optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) imaging techniques were used to study the fracture surfaces of the stitched composite specimens, to assess the improvement in IFT mechanisms imparted by the stitched reinforcement used. The effect of stitching was analysed by comparing the various stitching geometries, stitch densities and the mechanical properties highlighted by the Mode I-IFT and Mode II-IFT results. It was found that the use of the novel double-yarn orthogonal-stitch (DOS) reinforcement allied with the use of high stitch densities gave the greatest improvement on both Mode I-IFT and Mode II-IFT tests. Moreover, in every case, the use of DOS and high stitch densities gave a significant improvement of 74.5% in Mode I-IFT and 18.3% for Mode II-IFT tests when compared with unstitched samples. It has been shown that the novel DOS stitch geometry yields significant benefits over established stitching techniques in respect of stitched reinforcement for laminated composite preforms. Besides this, the double column 5x5 mm stitch pattern reveals the highest delamination resistance performance among all the stitching formations tested for Mode I-IFT and II-IFT.

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Zdanowicz, Katarzyna [Verfasser]. "Chemical Prestressing of Thin Concrete Elements with Carbon Textile Reinforcement / Katarzyna Zdanowicz." Hannover : Gottfried Wilhelm Leibniz Universität, 2021. http://d-nb.info/1234148285/34.

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BU, JLDAIN HAFETH. "Behaviour and Inspection of Novel Non-Crimp Dry Thick Reinforcement Fabrics." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2015. http://hdl.handle.net/10393/32383.

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Abstract:

Aerospace structural components made from polymer matrix composites (PMCs) offer numerous advantages. Their high stiffness and high strength combined with low densities enable lower fuel consumption coupled with higher payloads. As a result, PMCs provide an important economic advantage over typical metallic airframes. Textile reinforcements for PMCs are made by assembling reinforcement fibres, typically carbon. Then, the textile reinforcements are typically cut into smaller pieces, stacked, draped and assembled into a dry assembly called a preform, the shape of which generally approaches that of the PMC part to be made. This manufacturing process is labour intensive and expensive. Novel thick, net-shape, drapable, high vf textile reinforcements used toward manufacturing aerospace PMCs are being developed at the University of Ottawa. The technology enables the manufacturing of flat, drapable multilayered near net-shape preforms. The bending and in-plane shear behaviours of such novel thick reinforcement textiles was investigated to understand and define the behaviour of such thick fabric reinforcements when formed into required shapes. A bending apparatus was developed for investigating the bending behaviour of these novel thick reinforcement fabrics and an articulated frame shear rig was used for investigating the in-plane shear behaviour. A non-destructive inspection method using infrared imaging was used for investigating and identifying flaws and defects in these thick, dry textile reinforcements, aiming at increasing the quality and reproducibility of the final PMC parts made from these reinforcements.

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Wang, Dawei. "Mesoscopic modeling and simulation on the forming process of textile composites." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI108/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse est consacré à l'étude des renforts textiles techniques 2D à l'échelle mésoscopique. La méthode des éléments finis est utilisée pour résoudre un problème aux limites, fortement non linéaire, dans le domaine du renfort fibreux. Deux nouveaux modes de déformations pour le comportement des mèches de renforts ont été développés et caractérisés. Le premier mode est la compression longitudinale, qui permet de traduire la faible rigidité des mèches lorsqu'elles subissent une dilatation négative dans le sens des fibres. La relation conflictuelle sur le plan numérique entre la rigidité en tension, très forte, et la rigidité en compression longitudinale, très faible, peut être résolue via trois méthodes : réduction du pas de temps critique, addition de la contribution en tension ou avec une nouvelle stratégie pour l'actualisation du champ de contrainte. Le second mode de déformation est la dilatation transversale des mèches considérée comme conséquence directe de la compression longitudinale. Ce phénomène d'expansion de matière dans les directions transverses peut être observé avec un essai de compression longitudinale in-situ sous tomographie X et est communément ignorer. Un protocole expérimental a été mise en place pour mesurer cette dilatation transversale des mèches et un coefficient de Poisson a pu être caractérisé par identification inverse. Une campagne expérimentale a permis d'identifier les paramètres matériau du modèle mésoscopique et les résultats de simulations sont comparés aux images issues d'essai mécanique in situ sous tomographe
This thesis is devoted to the mesoscopic study on the performance of textile reinforcements. F.E. simulation is carried out on a mesoscale model for the fibrous material, based on which two kinds of new deformation modes are developed. The first one is a longitudinal compression mode, which is used to reflect the small stiffness when the yarn is compressed longitudinally. The incompatibility problem between the small longitudinal compression stiffness and the large tension stiffness are solved by three different strategies: constraining the critical step time, adding the nonlinear tension part, or using a new strategy to update the stress. The second one is transverse expansion mode that could reflect the influence from longitudinal deformation to transverse deformation. This deformation could be found in tomography view but was ignored by the former researches. An experiment is designed to measure the expansion magnitude, and the geometrical inverse fitting process is applied to measure the value of the longitudinal-transverse Poisson ratio. The parameters of the mesoscale model are measured by a series of mechanical experiments and the simulation results are verified by the tomography methodology

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Zahid, Bilal. "Riot helmet shells with continuous reinforcement for improved protection." Thesis, University of Manchester, 2011. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/riot-helmet-shells-with-continuous-reinforcement-for-improved-protection(ef2e889d-28c0-42b7-8fd6-20b290e1563e).html.

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Abstract:

The present research aims to develop a novel technique for creation of composite riot helmet shells with reinforcing fibre continuity for better protection against low velocity impacts. In this research an innovative, simple and effective method of making a single-piece continuously textile reinforced helmet shell by vacuum bagging has been established and discussed. This technique also includes the development of solid collapsible moulding apparatus from non-woven fibres. Angle-interlock fabric due to its good mouldability, low shear rigidity and ease of production is used in this research. Several wrinkle-free single- piece composite helmet shells have been manufactured. Low-velocity impact test on the continuously reinforced helmet shells has been carried out. For this purpose an in-house helmet shell testing facility has been developed. Test rig has been designed in such a way that the impact test can be carried out at different locations at the riot helmet shell. Low-velocity impact test has been successfully conducted on the developed test rig. The practical experimentation and analysis revealed that the helmet shell performance against impact is dependent on the impact location. The helmet shell top surface has better impact protection as compared to helmet shell side and back location. Moreover, the helmet shell side is the most at risk location for the wearer. Finite Element models were created and simulated in Abaqus software to investigate the impact performance of single-piece helmet shells at different impact locations. Models parts have been designed in Rhinoceros software. Simulated results are validated by the experimental result which shows that the helmet top position is the safest position against an impact when it is compared to helmet back and helmet side positions.

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Kravaev, Plamen, Steffen Janetzko, Thomas Gries, Bong-Gu Kang, Wolfgang Brameshuber, Maike Zell, and Josef Hegger. "Commingling Yarns for Reinforcement of Concrete." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1244040840310-74290.

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Abstract:

Textile reinforced concrete (TRC) is an innovative composite material, which is being intensely and practice-oriented investigated on national and international level. In the last few years this material has gained increasing importance in the field of civil engineering. In the context of the collaborative research project SFB 532 at the RWTH Aachen University, research was carried out to understand and to predict the behaviour of different yarn structures in fine grained concrete. Based on the results, innovative commingling yarns were made of alkali-resistant glass fibres and water soluble PVA. These hybrid yarns have an open structure, which improves the penetration of the textile reinforcement by the concrete matrix. Hence, the load bearing capacity of TRC structural elements was significantly improved. This paper presents a technique for the production of such commingling yarns for concrete applications. The mechanical properties of the new yarns are determined due to tensile stress tests. The bond behaviour of the commingling yarns was investigated by pull-out- and tensile stress tests on TRC-specimens. The results of the different tests are being presented and briefly discussed.

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Azzam, Aussama, and Mike Richter. "Investigation of Stress Transfer Behavior in Textile Reinforced Concrete with Application to Reinforcement Overlapping and Development Lengths." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77838.

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Abstract:

Die kontinuumsmechanische Untersuchung der Lastübertragungsmechanismen zwischen den Rovings im textilbewehrten Feinbeton trägt wesentlich zum Gesamtverständnis des mechanischen Verhaltens des Verbundmaterials bei. Neben der Erfassung der gegenseitigen Beeinflussung sich kreuzender Rovings erfordert insbesondere die mechanische Modellierung und numerische Simulation von Bewehrungsstößen und Endverankerungen die Kenntnis dieser Übertragungsmechanismen. Die numerischen Simulationen sollen u. a. zeigen, welche Endverankerungslängen und welche Übergreifungslängen an Bewehrungsstößen erforderlich sind und wie die Querbewehrung die Rissbildung beeinflusst
This paper concerns with the investigation of stress transfer mechanisms between yarns and concrete matrix and their influence on the overall behavior of textile reinforced concrete (TRC). This investigation considers textile reinforcement splices and textile reinforcement development lengths and carried out by means of Finite-Element simulations and fracture mechanic approaches. A first modeling procedure is made towards analyzing and investigating the damage mechanisms in TRC specimen under tension loading which are mainly characterized by matrix cracking and yarn pullout. This modeling approach allows for considering the yarn crack bridging which is a main characteristic behavior of TRC. In the same manner, 3D Finite-Element models are conducted for calculating the required reinforcement development lengths and the reinforcement overlapping lengths. The conducted approach takes into account different damage mechanisms observed in the corresponding experimental investigations which are also used for calibrating the modeling procedures. Moreover, the presented approach covers a wide range of required textile reinforcement overlapping lengths and development lengths and provides the corresponding ultimate loads

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Cherif, Chokri, Jan Hausding, Ulrike Berger, Ayham Younes, and Roland Kleicke. "Textile Betonbewehrungen auf Basis der Multiaxial-Kettenwirktechnik." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77780.

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Abstract:

Dieser Beitrag bietet einen Überblick über die in zwölf Jahren Forschungsarbeit am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) erzielten Ergebnisse auf dem Gebiet textiler Betonbewehrungen unter Einsatz der Nähwirktechnik. Standen zunächst die Weiterentwicklung der Nähwirk- bzw. Multiaxial-Kettenwirktechnik und die Integration zusätzlicher Prozessschritte im Mittelpunkt, so wurde dies mit der Einführung neuer Faserwerkstoffe durch die Beantwortung grundlegender Fragen zum Materialverhalten von Glas- und Carbonfasern unter verschiedensten Belastungsszenarien ergänzt. Aufbauend auf den gewonnen Erkenntnissen stehen heute Multiaxialgelege als Bewehrung für Beton zur Verfügung, die ein weites Anforderungsspektrum abdecken können, mit hoher Qualität und Produktivität herstellbar sind und damit den praktischen Einsatz des Textilbetons auf breiter Basis ermöglichen
This paper provides an overview on the results of textile concrete achieved in twelve years of research at the Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM) in the field of textile reinforcements for concrete based on the multiaxial stitch-bonding technology. During the early years the research focused on the development of the textile manufacturing process and the integration of additional functions in stitch-bonding machines. With the introduction of new fiber materials this was shifted towards the description of the material behavior of glass and carbon fibers under different load scenarios. Based on the results of this research, multiaxial multi-ply fabrics are available now as reinforcements for concrete, covering a broad range of applications. These fabrics can be produced with high quality and productivity and enable the practical usage of textile reinforced concrete

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Stig, Fredrik. "An Introduction to the Mechanics of 3D-Woven Fibre Reinforced Composites." Licentiate thesis, Stockholm : Skolan för teknikvetenskap, Kungliga Tekniska högskolan, 2009. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-10235.

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Gries, Thomas, Steffen Janetzko, and Plamen Kravaev. "Textile Verstärkungsstrukturen – Übersicht der Forschungsaktivitäten im Rahmen des SFB 532." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-77778.

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Abstract:

Zu Beginn des Forschungsvorhabens wurden im Rahmen der Teilprojekte B1 und B2 des SFB 532 alkalibeständige Glas- und Carbonrovings eingesetzt, die zu offenmaschigen 2D-Textilien verarbeitet wurden. Untersuchungen des Verbund- und des Tragverhaltens der Verstärkungsstrukturen in Pull-Out- und Dehnkörperversuchen haben gezeigt, dass das Potential der Verstärkungsfasern aufgrund einer unvollständiger Durchtränkung der Bewehrung nicht vollständig ausgeschöpft werden kann. Auch Defizite bei der Produktionstechnik wurden erkannt und für zukünftige Entwicklungen analysiert. Um das Potential der verwendeten Verstärkungsfaser vollständiger auszuschöpfen, wurden innovative Garnkonstruktionen, die sich positiv auf den inneren und/oder den äußeren Verbund auswirken, entwickelt und erprobt. Anhand von Versuchsreihen auf der Textilebene wurden unterschiedliche Textilparameter, wie Art der Bindung, Gittergröße und Wirkfadenspannung, identifiziert, die unmittelbar die Tragfähigkeit der Verbundbauteile beeinflussen. Für die gängigen Produktionstechniken Laminieren, Gießen, Spritzen, Schleudern und Extrudieren wurden entsprechende Bewehrungskonstruktionen abgeleitet, die den Anforderungen des jeweiligen Prozess angepasst wurden. Ein weiterer Punkt der Forschungsaktivitäten stellte die Entwicklung der Maschinentechnik zur Herstellung von Verstärkungstextilien dar. Am Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University wurde in Zusammenarbeit mit Industriepartnern ein Maschinenkonzept entwickelt und umgesetzt, das die Herstellung von 3D-Abstandsgewirken mit einer freien Gestaltung der Deckflächen mit marktrelevanten Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht. Zur gezielten Einstellung der Wirkfadenspannung wurde ein Regelungssystem konzipiert und technisch umgesetzt, mit dem eine reproduzierbare Fertigung von textilen Verstärkungsstrukturen möglich wird.

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Hegger, Josef, Hartwig N. Schneider, Christian Kulas, and Christian Schätzke. "Dünnwandige, großformatige Fassadenelemente aus Textilbeton." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1244051201638-96201.

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Abstract:

Heutzutage werden bereits klein- bis mittelformatige Fassadenplatten aus Textilbeton mit Flächen bis zu 6 m² im Bauwesen verwendet. Dabei werden die ca. 25 mm dicken Elemente mit netzartigen technischen Textilien aus AR-Glas bewehrt. In einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsprojekt wurde eine großformatige Fassadenplatte aus Textilbeton mit einer Elementfläche von 12,2 m² entwickelt, die eine Plattendicke von nur 30 mm aufweist. Die Platte wurde mit zwei rückseitigen monolithisch verbundenen Betonstegen ausgesteift. Durch die Beschichtung der Textilien mit Epoxidharz konnten formstabile und formbare Bewehrungsstrukturen entwickelt werden, die Textilspannungen von bis zu 1400 N/mm² aufweisen. In einem Pilotprojekt wurden die Ergebnisse des Forschungsprojektes angewendet und ihre Praxistauglichkeit nachgewiesen. Der Artikel beschreibt das architektonische Konzept, gibt Hinweise zur konstruktiven Durchbildung und beschreibt Herstellverfahren der textilen Bewehrung und Fassadenplatte.

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Gong, Ting. "Tensile behavior of high-performance cement-based composites with hybrid reinforcement subjected to quasi-static and impact loading." Technische Universität Dresden, 2020. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A73914.

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Abstract:

Hochduktile Betone (Engl.: Strain-Hardening Cement-based Composites – SHCC) und Textilbetone (engl.: Textile Reinforced Concrete – TRC) sind zwei neuartige Faserbetone, die ein duktiles und dehnungsverfestigendes Zugverhalten aufweisen. SHCC bestehen aus feinkörnigen Zementmatrizen und kurzen Hochleistungspolymerfasern, während TRC eine Kombination aus feinkörnigen Zementmatrizen und kontinuierlichen zwei- oder dreidimensionalen Textilschichten darstellt. Letztere bestehen aus Multifilamentgarnen aus Kohlenstoff, alkalibeständigem Glas oder Polymerfasern. Die hohe elastische Verformbarkeit beider Verbundwerkstoffe bis zum Erreichen der Zugfestigkeit entsteht aus der sukzessiven Bildung multipler feiner Risse. Neben der hervorragenden Risskontrolle und Duktilität weisen diese Verbundwerkstoffe ein hohes Energieabsorptionsvermögen auf, was in Bezug auf kurzzeitdynamische Belastungen eine durchaus erstrebenswerte Eigenschaft darstellt. Obwohl SHCC eine höhere Dehnungskapazität als herkömmliche TRC zeigen, weisen die Textilbetone eine erheblich höhere Zugfestigkeit auf. Darüber hinaus besitzen die textilbewehrten Betone deutlich niedrigere Einflüsse von Anwendungstechnologie und Maßstab auf das Zugverhalten, d. h. eine bessere Robustheit. Daher stellt die Kombination dieser beiden Bewehrungskonzepte einen vielversprechenden Ansatz dar. Während die Kurzfasern für eine bessere Risskontrolle und Erstrissfestigkeit sorgen, sichern die Textilgelege eine hohe Zugfestigkeit sowie Steifigkeit im gerissenen Zustand und eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte in der Verstärkungsschicht bzw. im Bauteil. Dieser synergetische Effekt kann jedoch nur durch eine zielgerichtete Materialentwicklung erreicht werden, die eine grundlegende Materialcharakterisierung unter verschiedenen Belastungsszenarien erfordert. Im Rahmen des DFG-finanzierten Graduiertenkollegs GRK 2250 „Impaktsicherheit von Baukonstruktionen durch mineralisch gebundene Komposite“ werden duktile und Impakt resistente Komposite entwickelt, charakterisiert und erprobt, die als dünne Verstärkungsschichten auf bestehende Konstruktionen bzw. Bauelemente aufgetragen werden und dadurch deren Widerstandsfähigkeit und Resilienz gegen extreme kurzzeitdynamische Beanspruchungen signifikant erhöhen. Die in der vorliegenden Arbeit vorgestellten Ergebnisse wurden im Rahmen des A3-Projektes innerhalb des GRK 2250/1 erzielt. Ziel dieser Arbeit war es, die grundlegenden mechanischen Eigenschaften und die Dehnratenabhängigkeit von mineralisch gebundenen Kompositen mit hybrider Faserbewehrung zu erfassen und zu beschreiben. Das Forschungskonzept besteht aus systematischen und parametrischen Untersuchungen der einzelnen Komponenten (Faser, Textil, zementgebundene Matrix), ihres Verbundes und der entsprechenden Verbundwerkstoffe. Hierfür wurden zweckbestimmte Prüfkonfigurationen und dreidimensionale Messverfahren angewandt, die in anderen Projekten des GRK 2250/1 entwickelt wurden. Außer uniaxialen, quasistatischen und dynamischen Zugversuchen wurden quasistatische und dynamische Einzelgarnauszugsversuche durchgeführt. Die wichtigsten untersuchten Materialparameter waren die Art der Kurzfaserbewehrung und der Textilien (Material, geometrische und Oberflächeneigenschaften, Art der Tränkung usw.). Auf Basis der mechanischen Experimente wurde ein analytisches Modell eingesetzt und angepasst, dass das Zugverhalten solcher Komposite in Abhängigkeit von verschiedenen Materialparametern abbilden soll. Zusätzlich zu der detaillierten Beschreibung der Materialeigenschaften, der maßgebenden Mechanismen und synergetischen Effekte bilden die erzielten Ergebnisse eine umfangreiche experimentelle Basis für eine empirische und Modell gestützte Weiterentwicklung und Optimierung dieser Verbundwerkstoffe mit Hinblick auf wirtschaftliche und ökonomische Aspekte.
Strain-hardening cement-based composites (SHCC) and textile-reinforced concrete (TRC) are two novel types of fiber-reinforced cementitious composites that exhibit ductile, strain-hardening tensile behavior. SHCC comprises fine-grained cementitious matrices and short, high-performance polymer fiber, while TRC is a combination of a fine-grained, cementitious matrix and continuous two- or three- dimensional textile layers of multi-filament yarns, usually made of carbon or alkali-resistant glass. Both composites yield high inelastic deformations in a strain-hardening phase due to the successive formation of multiple fine cracks. Such cracking behavior stands for high energy absorption of the composites when exposed to extreme loading, without abrupt loss of load-bearing capacity. In comparative terms, SHCC shows superior strain capacity, while TRC yields considerably higher tensile strength. The addition of short fibers strengthens the matrix by efficiently restraining the micro-cracks’ growth and reducing spallation, while the textile reinforcement ensures a secure confinement of the reinforced concrete element (substrate to be strengthened), as well as a favorable stress distribution. The combination of SHCC and textile reinforcement is expected to deliver high tensile strength and stiffness in the strain-hardening stage along with pronounced multiple cracking. In order to achieve a favorable synergetic effect, a purposeful material design is required based on a clear understanding of the mechanical interactions in the composites. In the framework of the DFG Research Training Group GRK 2250, which aims at enhancing structural impact safety through thin strengthening layers made of high-performance mineral-based composites, this work focuses on developing hybrid fiber-reinforced cementitious materials to be applied on the impact rear side. The development concept builds upon a systematic investigation of various aspects of the mechanical behaviors of SHCC and textile at quasi-static and impact strain rates, including the bond properties of fiber to matrix and textile to matrix. Accordingly, uniaxial quasi-static tension tests were first performed on SHCC, bare textile, and hybrid-reinforced composite specimens. The parameters under investigation were types of short fiber and textile reinforcements, reinforcing the ratio for textile as well as bond properties between textile and the surrounding SHCC. Furthermore, impact tension tests were performed to study the strain rate effect on the synergetic composite response. Finally, single-yarn pull-out tests were carried out under both quasi-static and impact loading rates to supplement the comparative assessment of the hybrid fiber-reinforced composites. These tests yielded shear strength-related parameters for quantifying the bond properties of different materials, which were then used as input of the analytical model developed to describe the mechanics of crack propagation and tension stiffening effect of textile-reinforced composites without short fibers. This model is the first step towards a comprehensive analytical description of the tensile behavior of hybrid fiber-reinforced composites based on the experimental data and input parameters attained through the work at hand.

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Bösche, Anna. "Möglichkeiten zur Steigerung der Biegetragfähigkeit von Beton- und Stahlbetonbauteilen durch den Einsatz textiler Bewehrungen - Ansatz für ein Bemessungsmodell." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2007. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1197896918623-70942.

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Abstract:

In der vorliegenden Arbeit werden die Möglichkeiten zur Traglaststeigerung von Beton- und Stahlbetonbauteilen unter Biegebeanspruchung durch das Verstärken mit textiler Bewehrung experimentell untersucht. Nach einer ausführlichen Recherche alternativer Techniken zur Querschnittsergänzung hinsichtlich der jeweiligen Beschichtungstechnologie, Anwendbarkeit und des Bemessungsmodells wird das Verstärken mit textilbewehrtem Beton als ein vorteilhaftes Verfahren deutlich herausgestellt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Beschreibung des Materialverhaltens der beteiligten Baustoffe mit Hauptaugenmerk auf die sich verändernden Materialeigenschaften der textilen Einzelfaser mit fortschreitender Weiterverarbeitung zum Garn bis hin zu einer textilen Bewehrungsstruktur. Die experimentellen Untersuchungen wurden an Platten und Balken durchgeführt, die aus einem Beton der Festigkeitsklasse C20/25 bestanden. Die Verstärkung erfolgte mittels textiler Bewehrungen aus alkaliresistentem Glas-Textil. Der Betonstahlbewehrungsgrad der untersuchten Bauteile variierte ebenso wie die textile Bewehrungsfläche. Die Versuche werden hinsichtlich der möglichen Traglasterhöhung gegenüber unverstärkten Referenzbauteilen sowie den Verformungen, Rotationen, Dehnungen und der Rissentwicklung ausgewertet. Anschließend wird ein Bemessungsvorschlag für textil verstärkte Bauteile unterbreitet.

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Hegger, Josef, Norbert Will, and Maike Zell. "Tragverhalten von Textilbeton unter Biege- und Querkraftbeanspruchung." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1244044726341-61532.

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Abstract:

Textilbewehrter Beton ist ein Verbundwerkstoff aus einer Feinbetonmatrix und einer kraftgerichteten textilen Bewehrung aus ARGlasfaser- oder Carbongelegen. Die heterogene Materialstruktur der textilen Bewehrung im Verbundbaustoff Textilbeton führt zu einem komplexen Tragverhalten mit einer Vielzahl sich zum Teil gegenseitig in ihrer Wirkung beeinflussender Effekte. Aufgrund der abweichenden Material- und Verbundeigenschaften können für die Bemessung von textilbewehrten Betonbauteilen die aus dem Stahlbetonbau bekannten Modelle nicht pauschal übertragen werden. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Erkenntnisse experimenteller Untersuchungen von textilbewehrten Elementen unter Biege- und Querkraftbeanspruchung dargestellt, die Mechanismen des Tragverhaltens beschrieben und empirisch abgeleitete Berechnungsmodelle vorgestellt.

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Horstmann, Michael, Josef Hegger, Till Büttner, Silke Tomoscheit, and Ulrich Pachow. "Neue Entwicklungen bei Berechnung und Anwendung von Sandwichfassaden aus Textilbeton." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1244050047149-40277.

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Abstract:

Die Anwendung von textilbewehrtem Beton ermöglicht vorgefertigte, filigrane und leichte Betonkonstruktionen von hoher Dauerhaftigkeit und Oberflächenqualität. Stand der Technik in der Anwendung sind hinterlüftete Fassadenplatten mit Dicken von 20-35 mm und Größen von bis zu 12,3 m², die aufgrund der geringen Querschnittssteifigkeiten nur mit metallischen oder monolithischen Aussteifungen realisierbar sind. Steife, tragfähige und dennoch leichte Querschnitte lassen sich mit Sandwichkonstruktionen erreichen, die große Spannweiten und zusätzliche Einsparpotentiale im Betoneinsatz und der Gesamtbauteilstärke ermöglichen. Insbesondere selbsttragende Sandwichkonstruktionen bieten ein hohes Anwendungspotenzial im Fassadenbereich. Der vorliegende Beitrag berichtet über Lastannahmen, Tragverhalten, Herstellung und Anwendung beim Hallenneubau des Instituts für Textiltechnik, RWTH Aachen.

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Jesse, Dirk. "Tragverhalten von textilbewehrtem Beton unter zweiaxialer Zugbeanspruchung." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-69387.

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Abstract:

Das Trag- und Verbundverhalten textiler Bewehrungen wurde in den vergangen Jahren umfassend experimentell untersucht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse stützen sich jedoch fast ausschließlich auf einaxiale Beanspruchungszustände. Grundsätzlich können aus dem Vergleich von Versuchen an Rovings und an textilen Bewehrungsstrukturen Rückschlüsse auf den Einfluss der Quer- und Stützfäden und der verschiedenen Bindungstechniken auf das einaxiale Tragverhalten von Textilbeton getroffen werden. Offen bleibt jedoch, inwieweit sich die gefundenen Gesetzmäßigkeiten auf mehraxiale Beanspruchungssituationen übertragen lassen. Dadurch werden Fragen bezüglich des Tragverhaltens textiler Bewehrungen unter mehraxialen Zugbeanspruchungen aufgeworfen, welche die Motivation für die vorliegende Arbeit liefern. Die hierzu durchgeführten experimentellen Untersuchungen umfassen 84 Einzelversuche und wurden in einem speziell für zweiaxiale Zugbeanspruchungen entwickelten Versuchsaufbau durchgeführt. Als textile Bewehrungen kamen zwei verschiedene Gelegearten aus AR-Glas und Carbon zum Einsatz. Die Ergebnisse konnten die bisher ausschließlich an einaxialen Dehnkörpern gewonnenen Erkenntnisse über das Tragverhalten textiler Bewehrungen grundsätzlich bestätigen. Für den Übergang von Zustand I zum Zustand II konnte eine Abhängigkeit der Erstrissspannung vom Spannungsverhältnis nachgewiesen werden. Die Merkmale der Zustände IIa und IIb zeigen hingegen keine signifikante Abhängigkeit vom Verhältnis aus Längs- und Querzugspannung. Darüber hinaus haben offenbar durch Querzug induzierte bewehrungsparallele Risse keine maßgeblichen Auswirkungen auf das Verbundverhalten der Rovings in Längsrichtung. Eine wesentliche Erkenntnis aus den biaxialen Zugversuchen mit Carbon betrifft den Einfluss der Welligkeit. Es wurde deutlich, dass der Abbau der Welligkeit in beschichteten textilen Bewehrungen hochgradig lastabhängig ist. In zahlreichen Versuchen mit Carbon kam es innerhalb des Zustands IIb zu Delamination, einem bisher in diesem Umfang nicht beobachteten Effekt. Die Erkenntnisse hinsichtlich des Abbaus der Welligkeit wurden im Anschluss auf das Tragverhalten von AR-Glas übertragen und führten zu einer Neubewertung des bei AR-Glas beobachteten Steifigkeitsdefizits im Zustand IIb. Weiterhin wurde der Einfluss der Orientierung der Bewehrung unter einaxialer Beanspruchung an scheibenartigen Probekörpern untersucht. Es zeigte sich, dass die untersuchten Bewehrungen aus AR-Glas hinsichtlich der Tragfähigkeit bei schiefwinkliger Beanspruchung deutlich unempfindlicher reagieren als Bewehrungen aus Carbon. Für die Reduktion der effektiven Faserbruchspannungen wurde ein mathematisches Modell vorgestellt, welches eine getrennte Beschreibung der geometrischen Einflüsse sowie alle sonstigen, die Faserbruchspannung reduzierenden Effekte erlaubt
The load bearing and bond behaviour of textile reinforcements has been comprehensively studied experimental in recent years. The findings are based almost exclusively on uniaxial loading. Generally, from the comparison of tests on rovings and fabrics conclusions can be drawn about the influence of transverse and supporting threads and different binding patterns on the uniaxial load-bearing behaviour. However, it remains open, to what extend the found principles are applicable to multi-axial loading situations. This raises questions about the load bearing behaviour under multi-axial tension loading, which provide motivation for this work. For the experimental studies on 84 specimens a specially developed test setup for biaxial tensile loading was used. Two different types of textile reinforcements made from AR-glass and carbon fibres were examined. The results generally approve the findings on the structural behaviour of textile reinforcements exclusively derived from uniaxial tests. A relationship between first cracking stress level and biaxial stress ratio has been found. The characteristics of the cracking phases and during stabilized cracking, however, show no significant dependencies on the ratio of longitudinal and transverse tensile stresses. Furthermore, parallel cracks induced by transverse tensile stresses have no significant impact on the bond behaviour of longitudinal rovings. An essential result from biaxial tensile tests with carbon is the strong influence of waviness. It became clear that the reduction of waviness in coated textile reinforcement is highly load-dependent. In numerous experiments with carbon reinforcement delamination occurred during stabilized cracking – an effect, that has been observed in this large scale for the first time. The findings regarding the reduction of the waviness were subsequently applied to AR-glass and led to a revaluation of the known stiffness deficit in the phase IIb. Furthermore, the influence of reinforcement orientation has been studied on discoidal specimens under uni-axial loading. It was found that the load bearing capacity of carbon reinforcement is much more sensible to load orientation than AR-glass. A mathematical model was presented, which allows the separate description of geometric factors and as well as all other effects that reduce the fibre tensile strength

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Aridhi, Abderrahmen. "Analyse structurelle des composites tissés prenant en compte le procédé de mise en forme." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI012/document.

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Abstract:

Durant le procédé de thermoestampage, le renfort tissé/préimprégné peut subir des grandes rotations de fibres dues aux fortes déformations de cisaillement dans le plan. Ces rotations sont importantes surtout dans les zones à géométries complexes telles que celles à double courbure. Par conséquent, la réorientation des fibres dans le nouveau renfort cisaillé affecte significativement la résistance et la performance du produit final. L'objectif de ce travail de thèse est de développer un modèle de comportement qui tient compte des changements d'angle entre les réseaux de mèches (directions chaine et trame). Un modèle de comportement hypo élastique a été proposé afin de simuler la mise en forme des tissés secs. La simulation de la mise en forme permet de déterminer les réorientations finales entre les mèches par l'intermédiaire des angles de cisaillement. Ces derniers sont transférés dans un modèle élastique orthotrope élaboré pour effectuer une analyse structurelle d'un composite durci après sa mise en forme. Le modèle orthotrope a été validé expérimentalement par un test de traction sur des éprouvettes durcies après un bias extension test. Finalement, pour démontrer la performance de ce modèle élastique orthotrope (avec la prise en compte de la réorientation des mèches), des analyses EF sur un hémisphère et un double dôme durcis ont été réalisés. Les résultats obtenus par le modèle orthotrope ont été comparés avec ceux issus d'un modèle sans la prise en compte de la réorientation des mèches
During the forming process, the woven fabric/prepreg can undergo large fiber rotations due to plane shear deformation. These rotations are mostly important in zones with complexe gometries such as double curvature. Therefore, the fiber reorientations in the new sheared fabric affects significantly the strength and performance of final product. The aim of this thesis work is to develop a constitutive model that taking into account the angle's between the weft and warp yarns. An hypoelastic model has been developed in order to simulate the forming of dry fabric. The forming simulation allows to determine the final reorientations between yarns through the shear angles. The later are transferred into an orthotropic elastic model, developed to perform a structural analysis of a cured composite after its forming. The orthotropic model has been validated by a tensile test on cured specimens after a bias extension test. Finally, to demonstrate the performance of this orthotropic model (taking into account the reorientation of yarns), FE analysis on cured hemisphere and double dome have been performed. The results obtained by the orthotropic model have been compared with those obtained from a model without taking into account the reorientation of yarns

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Janetzko, Steffen, Thomas Gries, and Till Büttner. "Preforming von textilen Bewehrungsstrukturen für Sandwichbauteile." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1244042345137-27083.

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Abstract:

Dimensionierung und Konstruktion von Bewehrungstextilien für die Anwendung in Textilbeton werden in Abhängigkeit von der resultierenden Last im Bauteil durchgeführt. Um aus der Vielzahl möglicher Varianten von Bewehrungsstrukturen die passenden auszuwählen, wird ein reduziertes Beschreibungsschema zur Auswahl herangezogen. Als Anwendungsbeispiel wird eine komplexe Bewehrungsstruktur beschrieben, die für dünnwandige, selbsttragende Sandwichelemente genutzt wird. Die Sandwichelemente werden als Wandund Dachkonstruktion für ein 20 m² großes modulares Gebäude eingesetzt. Die Bewehrungsstrategie für die Elemente sowie die Herstellungstechnik und Prüfverfahren für die Bewehrung werden beschrieben. Zur Langzeitüberwachung der Sandwichelemente wird ein Monitoring-System verwendet.

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Lomič, Jiří. "Smyková pevnost prvků stavebních konstrukcí z textilního betonu." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební, 2017. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-393995.

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Abstract:

The scope of the presented Diploma thesis was the establishment of calculation model for shear design of textile reinforced concrete members with rectangular cross-section. To accomplish this task, it was necessary to acquire the knowledge of the principles of shear design for steel reinforced concrete and existing design methods for textile reinforced concrete. Based on these principles, an experiment was designed as 3-point bending test to obtain values of acting shear force in textile reinforced concrete beams. These beams were filled with textile reinforcement made of carbon and alkali resistant glass and cast in the laboratory of the Solidian Company. An important factor for the experiment design was the a/d ratio which was constant for all tested beams. The value of acting shear force as well as of concrete compressive strength was obtained from each experiment. These values were used for the optimization of mathematical equation for the shear design of textile reinforced concrete members with rectangular cross-section. This equation was first analyzed to gain the knowledge of every influential factor. After, the coefficient CRm,c was determined from the experimental data using the methods of optimization. The problem statement resulted in the formula for shear design of textile reinforced concrete members with rectangular cross-section which may be applied with respect to the conditions of usability of the shear model.

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Bai, Renzi. "Modélisation de la mise en forme des renforts fibreux : Nouvelle Approche de coque spécifique et étude expérimentale." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI108.

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Abstract:

La déformation des renforts composites textiles est fortement conditionnée par leur composition fibreuse. Les théories classiques des plaques et des coques sont basées sur des hypothèses cinématiques qui ne sont pas vérifiées pour les renforts textiles. Des expérimentations montrent que le glissement entre fibres (couche) dans l’épaisseur fait la spécificité des matériaux fibreux. Le processus RTM (Resin Transfer Molding) est largement utilisé pour obtenir des pièces composites avec géométrie complexe. La mise en forme est une étape très importante. Afin d’optimiser la fabrication de produit (spécialement le tissu multicouche), des modèles numériques sont nécessaires. Par conséquent une approche de coque 3D spécifique aux renforts fibreux est proposée. Elle est basée sur deux spécificités : la quasi-inextensibilité des fibres et le glissement possible entre les fibres. L'approche est développée dans le cadre « Continuum-based shells ». La nouvelle hypothèse basée sur la conservation d’épaisseur est appliquée dans l’équation cinématique. La forme de puissance virtuelle reflète les spécificités de la déformation des renforts fibreux. Il prend en compte la rigidité de traction et de flexion des fibres et aussi de cisaillement dans le plan. Le frottement entre fibres est pris en compte de manière simple en lien avec la flexion. La présente approche est basée sur la physique réelle de la déformation des renforts textiles. Il permet de simuler les déformations 3D des renforts textiles et fournit des déplacements et déformations pour tous les points dans l'épaisseur du tissu et les bonnes rotations du directeur matériel. Enfin, des expérimentations et simulations réalisées sur des renforts multicouches sont présentées dans ce travail, et une nouvelle méthode d’expérimentation est proposée
The deformation of textile composite reinforcements is strongly conditioned by their fibrous composition. Classic plate and shell theories are based on kinematic assumptions that are not verified for textile reinforcements. Experiments show that the slippage between fiber (layer) in the thickness makes the specificity of fibrous materials. The RTM process (one of the forming process) is widely used to obtain composite parts with complex geometry is with great importance. In order to optimize the manufacturing of product, numerical models are necessary. Therefore, a 3D shell approach specific to fiber reinforcements is proposed which is based on two specificities: the quasi-inextensibility of the fibers and the possible sliding between the fibers. This approach is developed in the frame of continuum-based shell, the new assumption who based on the conservation of the thickness is applied to the kinematic equation. The theory of virtual power reflects the specific deformation of the fibrous reinforcements. It considers the tensile and bending stiffness of the fibers and the in-plan shear stiffness. The friction between fibers is taken into account in a simple way in connection with bending. The present approach is based on the real physics of the deformation of textile reinforcements. It simulates the 3D deformations of textile reinforcements and provides displacements and deformations for all the points along the thickness of the fabric and simulates the correct rotations of the material director. Finally, experiments and simulations performed on multilayer reinforcements are presented in this work, and a new method of experimentation is proposed

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Loendersloot, Richard. "The structure-permeability relation of textile reinforcements." Enschede : University of Twente [Host], 2006. http://doc.utwente.nl/55931.

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Weiland, Silvio. "Interaktion von Betonstahl und textiler Bewehrung bei der Biegeverstärkung mit textilbewehrtem Beton." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-37944.

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Abstract:

Textilbewehrter Beton zur Verstärkung von Stahlbetonbauteilen ist neben den klassischen und etablierten Verfahren eine äußerst interessante Alternative, die die Vorteile der leichten Kohlenstofffaserklebeverstärkungen mit denen von Spritzbeton mit Bewehrung verbindet. Aus den theoretischen und experimentellen Untersuchungen in dieser Arbeit können wichtige Erkenntnisse zum gemeinsamen Tragverhalten von Betonstahl und textiler Bewehrung sowie zu den Auswirkungen der verbundbedingten Unterschiede abgeleitet werden. Mit den theoretischen Betrachtungen werden das gemeinsame Tragverhalten und der Einfluss des unterschiedlichen Verbundverhaltens auf die Zugkraftaufteilung gezeigt und qualifiziert. Die Behandlung der verbundbedingten Unterschiede bei gemischt mit Betonstahl und Textil bewehrten Zuggliedern ist analog dem Vorgehen bei gemischter Beton- und Spannstahlbewehrung bzw. Klebebewehrung mit Verbundbeiwerten darstellbar. Zur Ableitung entsprechender Kennwerte werden verschiedene Möglichkeiten diskutiert. Zudem wird eine vereinfachte Bemessung vorgeschlagen. Insgesamt sind die Ergebnisse ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zur baupraktischen Anwendung von Textilbetonverstärkungen und ermutigen bereits zum umsichtigen Einsatz unter Beachtung der Sicherheitsaspekte. Noch offene Fragen und notwendiger Klärungsbedarf sollten die Wissbegier anregen und vertiefende Forschungsvorhaben und weitere experimentelle Untersuchungen ermöglichen
Textile reinforcement represents an excellent alternative to existing techniques for strengthening of concrete structures, combining the benefits of lightweight fiber reinforced polymer strengthening with those of shotcrete with reinforcement. The theoretical and experimental studies in this thesis provide essential insights into the common load bearing behaviour of reinforcing steel and textile reinforcements as well as on the impact of the different bond characteristics of both types of rein-forcement. With the theoretical investigations, the combined load bearing behaviour and the influence of the different bond characteristics on distribution of the forces could be shown and qualified. The inter-action of both reinforcement types, taking into account the different bond characteristics, can be represented by bond coefficients analogous to the approach to mixed steel and pre-stressing-steel reinforcements. So as to derive the appropriate parameters, several options were discussed. Moreover, a simplified approach to design a TRC-strengthening-layer was proposed. Overall, the results are an essential step towards the practical application of textile reinforced con-crete for the strengthening of concrete structures and should already be encouraging the prudent use while considering the necessary safety aspects. Remaining issues and necessary clarifications should stimulate curiosity and in-depth research projects and allow further experimental studies

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Ratiarisoa, Lisa Barbara. "Etude de matériaux naturels 2D : Potentialités d'utilisation comme renfort de matériaux composites." Thesis, Antilles, 2019. http://www.theses.fr/2019ANTI0393.

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Abstract:

Face à la prise de conscience mondiale de la crise écologique, sociale et économique, lespotentialités de renforcement de composites par un matériau lignocellulosique, naturellement sousforme textile, les gaines foliaires du cocotier Cocos nucifera L. ont été évaluées dans ce travail. Laphase exploratoire de caractérisation des gaines a montré que cette ressource se présente sous laforme d’un textile bidirectionnel composé majoritairement de cellulose. Comparativement auxrenforts végétaux classiques, elle se montre moins hygroscopique, plus légère avec de meilleurespropriétés à la traction dans les directions préférentielles des fibres. Concernant la campagneexpérimentale sur l’impact des traitements, les gaines traitées à la xylanase et à la laccase neprésentent qu’une légère modification chimique de surface. Les fibres pyrolysées se montrent plushydrophobes mais moins résistantes traduisant un endommagement de ces dernières. Les gainestraitées à la chaux présentent une plus grande stabilité thermique. Ainsi, les gaines brutes ont étéretenues pour renforcer les panneaux de particules, la température de mise en oeuvre des panneauxétant inférieure à la température de début de dégradation des gaines non traitées. Le panneaurevêtu sur ses deux faces par la partie haute des gaines brutes constitue le candidat le plusprometteur pour le développement d’éco-isolant thermique. Une partie de ses propriétésmécaniques et physiques satisfait les exigences requises par les normes américaines eteuropéennes. Ses caractéristiques thermiques sont similaires à celles relevées dans la bibliographiepour les panneaux de faible masse volumique à particules lignocellulosiques
Facing the worldwide environmental, social and economic crisis awareness, the possibility ofreinforcing composites by a lignocellulosic textile reinforcement, the coconut leaf sheaths fromCocos nucifera L. was assessed in this work. The exploratory phase of sheaths characterizationhas shown that this resource forms a two-way textile made up of cellulose mostly. In contrast toclassic vegetable reinforcements, it is less hygroscopic, lighter with best tensile mechanicalproperties in preferential fibers directions. About the experimental campaign on the treatmentseffect, xylanase and laccase treated sheaths show a slight surface chemical change. Pyrolysedfibers are more hydrophobic but less resistant translating a damaging of them. Lime treatedsheaths show a higher thermal stability. Thus, raw sheaths were retained to reinforceparticleboards, the temperature of panels manufacture being lower than the start degradationtemperature of the raw sheaths. The two-faces panel covered with raw sheaths top part forms themost promising candidate to develop thermal eco-insulator. Some of its mechanical and physicalproperties fulfill american and european standards. Its thermal properties are similar to the onesnoticed in the bibliography for low density lignocellulosic particleboards

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Heinrich, Nina, and Jörn Ihlemann. "Application of the Submodeling Technique for Analyzing Air Springs in Abaqus." Technische Universität Chemnitz, 2018. https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A21413.

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Abstract:

Es wird ein auf der Submodelltechnik basierender Ansatz vorgestellt, mit dem Cord-Elastomer-Verbunde, speziell die Balgwände von Luftfedern, einer detaillierten FE-Analyse zugänglich gemacht werden können. Dieser Ansatz beinhaltet ein Globalmodell, das die gesamte Luftfeder abbildet, und zwei Submodelle, die sich auf bestimmte Ausschnitte der Balgwand konzentrieren.

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Truong, Ba Tam. "Formulation, performances mécaniques, et applications, d’un matériau TRC pour le renforcement et la réparation de structures en béton/et béton armé : Approches expérimentale et numérique." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI076/document.

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Abstract:

Les présents travaux, à caractère expérimental et numérique, visent à approfondir la connaissance du comportement de structures en béton armé renforcées/réparées par matériau composite à matrice minérale. Ils s’inscrivent dans le cadre du projet FUI KENTREC qui vise la formulation, le développement, la caractérisation et la validation d’un nouveau revêtement d’étanchéité pour réservoirs d’eau potable. L’objectif principal de cette thèse est donc la mise au point d’un composite à matrice minérale qui réponde au cahier des charges établi sur la base de la destination de ce matériau, à savoir, l’étanchéité des réservoirs d’eau potable. La mise au point comprend la formulation du matériau, l’évaluation de ses performances mécaniques, ainsi que la qualification des performances atteintes quant au renforcement de structures en béton armé. Deux échelles d’étude ont donc été retenues dans le cadre de la partie expérimentale, l’échelle du matériau, dans le but de formuler une matrice de « TRC » (Textile Reinforced Concrete) en fonction du cahier des charges, et l’échelle de la structure, avec l’application de ce matériau pour le renforcement et la réparation de structures en béton et en béton armé. Une campagne expérimentale de flexion portant sur des éprouvettes en béton et sur douze « poutres » en béton armé a permis, au-delà de la mise en exergue des bonnes performances en termes de capacité portante, d’analyser à l’échelle locale l’efficacité du composite à ponter la fissure et d’endiguer son ouverture. L’application visée étant l’utilisation de ce composite en milieu humide (réservoirs d’eau), les effets de deux différentes conditions de conservation de la structure renforcée/réparée par composite, avec soit l’immersion dans l’eau soit dans l’air, sont étudiés. Pour la partie numérique, ce travail vise à établir une modélisation des structures en béton ou en béton armé renforcées par ce type de composite TRC. La modélisation établie, s’appuie sur des lois de comportement non-linéaires des matériaux constitutifs (béton, acier, composite TRC) est confrontée à plusieurs échelles, aux résultats expérimentaux. La bonne concordance qualitative et quantitative entre le modèle proposé et les résultats expérimentaux au niveau des courbes charge-flèche, permet de valider la modélisation proposée à l’échelle globale. Au niveau local, on constate une assez bonne concordance du numérique et de l’expérimental, au niveau de la déformation de l’acier longitudinal, du béton, du composite, du schéma de fissuration, du champ de déplacement horizontal. Enfin, une étude paramétrique a permis d’évaluer l’influence de l’épaisseur du renfort composite TRC sur le comportement global et local de la structure
This study, using both experimental and numerical approaches, will help to better understand the behavior of structure strengthened/repaired by composite based on mineral matrix. It especially focuses on the study of a new coating for drinkable water reservoirs without bisphenol A. The main objective of this thesis is development of a mineral matrix composite. Feasibility, performances and behavior of composite are examined. The experimental program involves different levels of analysis. At material level, the formulation and characterization of a mineral matrix are studied. At structure level, the application of this composite for the strengthening and repair of concrete and reinforced concrete structures is considered. A bending experiment on concrete specimens and the study of twelve reinforced concrete beams submitted to four point bending load, allows presenting good disposition in terms of bearing capacity. Secondly, the local analysis highlights the efficacy of the composite to bridge the crack and stop opening propagation. The effect of two different conservation conditions of beams with TRC (immersion in water compared to in air) was studied. The objective is evaluating the pertinence of TRC conserving in the water environment to apply in the concrete water reservoir structure. The effect evaluation of load history of structures on the efficacy strengthened/repaired of TRC composite is presented. It seems that the pre-cracking does not influence on the qualitative and quantitative behavior of the structure. Concerning the numerical approach, this work aims to establish a numerical model of concrete structure and reinforced concrete structure strengthened/repaired by TRC composite materials. The model, which is based on non-linear behavior laws for the constitutive materials (concrete, steel and TRC composite), is compared, at several scales, with experimental results. The good agreement, both qualitative and quantitative, between the model used and the results as expressed in the load-deflection curves validates the proposed model at a global scale. At local level (longitudinal deformation of the steel, deformation of the concrete, deformation of the TRC, cracks opening…) the digital-experimental comparison confirms a good qualitative and, the quantitative agreement. Finally, the parametric study allows to evaluate the influence of the thickness of the composite TRC (indirectly, the reinforcement ratio of beam), and the influence of the pre-cracking configuration on the global and local behavior of the structure

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Jlassi, Sabrine. "Composites à fibres de carbone recyclées : variabilité des sources et optimisation des performances mécaniques." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2019. http://www.theses.fr/2019EMAC0006.

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Abstract:

Le recyclage des matériaux composites renforcés de fibres de carbone suscite de plus en plus d’intérêt pour répondre aux exigences règlementaires et aux besoins industriels. Le défi majeur est de récupérer les fibres de carbone afin de les réintégrer dans des composites (2.0) de seconde génération. La particularité des fibres recyclées, provenant de diverses sources, réside dans la variabilité de leurs propriétés et d’un point de vue industriel et économique, le tri des composites par type/grade de fibres avant le recyclage semble onéreux. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’intérêt du traitement par vapo-thermolyse des composites usagés sans un tri préalable et de valider à une échelle représentative les conditions de remise en forme des fibres recyclées en renfort textile et de remise en œuvre des composites 2.0. L’étude s’est focalisée sur le développement et la caractérisation mécanique de nouveaux composites renforcés de non-tissés en fibres de carbone vierges. Les non-tissés ont été mis en forme par cardage en se basant sur un plan d’expériences type plan de mélanges prenant en compte trois grades de fibres de carbone coupées en trois longueurs différentes. Les résultats ont montré que le mélange de fibres de propriétés différentes et de longueurs permet de réduire la variabilité des propriétés des composites. Mais l’augmentation des proportions des fibres ayant de faibles propriétés mécaniques dans un mélange provoque une chute des performances. Ces résultats ont permis une meilleure compréhension de l’influence des propriétés des fibres et de l’architecture du renfort non-tissé sur les propriétés des composites. L’étude a été complétée par une comparaison des propriétés mécaniques de deux composites renforcés de non-tissés simples et comélés à base de fibres de carbone vierges et recyclées. Les résultats ont montré un excellent potentiel des renforts en fibres de carbone recyclées comparés aux renforts en fibres vierges et aux renforts en fibres recyclées actuellement commercialisés
There is a great deal of interest with carbon fiber reinforced composite recycling in order to respond to regulatory requirements and industrial needs. The major challenge is to recover carbon fibers in order to reintegrate them into second-generation (2.0) composites. The particularity of recycled carbon fibers coming from different sources is the variability of their properties. From an industrial and economical point of view, composite sorting by fiber type/grade before recycling seems to be not profitable. This project aims to evaluate the interest of recycling composites by steam-thermolysis without preliminary sorting and to validate at a representative scale the implementation conditions of recycled fibers into textile reinforcements and 2.0 thermoplastic composites. The study focused on development and mechanical characterization of new virgin carbon fiber non-woven reinforced composites. A design of experiments was carried out by using a Mixture Design methodology considering three carbon fiber grades cut into three different lengths in order to produce non-woven reinforcement by carding. It has been shown that the mixture of fibers with different properties and lengths induces reducing variability of composite properties. But the increase in mixture proportion of fibers having low mechanical properties leads to a drop-in composite performance. This part allowed a better understanding of fiber properties and non-woven reinforcement architecture influence on composite properties. The study was completed by a comparison of mechanical properties of two simple and comingled recycled carbon fiber non-woven reinforced composites. The results showed an excellent potential of recycled carbon fiber non-woven reinforcement compared to virgin carbon fiber and commercialized recycled carbon fiber non-wovens

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Waterton, Taylor Lindsey. "Design and manufacture of 3D nodal structures for advanced textile composites." Thesis, University of Manchester, 2007. http://www.manchester.ac.uk/escholar/uk-ac-man-scw:151244.

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Abstract:

Traditional weaving technologies have been utilised over the past twenty-to-thirty years in producing woven textile components that meet engineering requirements through the interlacement of high performance yarns such as carbon, glass and Kevlar. The end performance properties and lightweight characteristics of these fabrics have been adapted within the development of both flat multilevel and shaped configurations for the composites industry. The purpose of the present research required the employment of conventional weaving technologies with limited modifications for the production of 3D woven textile preforms in a variety of truss like configurations; therefore, generating a generic procedure for all yarn combinations and strut and node dimensions for production on dissimilar jacquard looms. The ultimate driving force behind the research was to produce a truss like configuration for the aerospace industry incorporating the design criterion of solid and hollow woven counterparts. This would enable the end truss configuration to have two functions; the first being a lightweight structure by the elimination of bonding applications, through the utilisation of a fully integrated fabrication process; secondly to incorporate hollow struts for a novel storage solution.

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Weiland, Silvio, and Manfred Curbach. "Interaktion gemischter Bewehrungen bei der Verstärkung von Stahlbeton mit textilbewehrtem Beton." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1244051366655-25294.

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Abstract:

Textile Bewehrungen stellen eine hervorragende Alternative zu bisherigen Verstärkungsmethoden dar. Die Wirksamkeit von Textilbetonverstärkungen konnte bereits eindrucksvoll nachgewiesen werden. Um sowohl die vorhandene Bausubstanz, als auch die Verstärkung optimal auszulasten, ist es erforderlich, das Zusammenwirken beider Bewehrungsarten unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Verbundeigenschaften zu beschreiben. In diesem Beitrag wird das gemeinsamen Tragverhalten von Betonstahl und textiler Bewehrung eingehend erläutert. Zur Veranschaulichung wird daher vor allem die Verbundtragwirkung und deren Einfluss auf gerissene Zugglieder genauer untersucht.

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Liang, Biao. "Experimental and numerical study of the bending behaviour of textile reinforcements and thermoplastic prepregs." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI067.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude du comportement en flexion des renforts textiles et préimprégnés thermoplastiques par des méthodes expérimentales et numériques. Pour préimprégnés thermoplastique, aux températures élevées, la résine est à l'état fondu, et un glissement entre les fibres est possible. En conséquence la rigidité de flexion n'est pas directement liée au module de rigidité de traction dans le plan comme c'est le cas pour les matériaux continus classiques. Par conséquent, il est nécessaire de mesurer sa valeur par l'expérience. Un procédé de test de la rigidité à la flexion a été proposée pour les préimprégnés thermoplastiques. Il est réalisé dans une enceinte thermique. Une caméra CCD a été utilisé pour acquérir le profil de la déformation de flexion à différentes températures élevées en particulier au voisinnage du point de fusion. Le moment de flexion et la courbure ont été calculés le long de la ligne médiane de la profil de la déformation. La pente de la courbe moment-courbure est la rigidité à la flexion. Avec cette méthode, des essais de flexion ont été effectués sur plusieurs préimprégnés thermoplastiques. Pour simuler la déformation de flexion de matériaux fibreux épais, un élément de coque spécifique a été développée. Cet élément est constitué de segments de fibres continues. La rigidité de traction et de flexion de la fibre ont été prise en compte de dans l'énergie de deformation de cet élément. La forme curviligne locale a été construit pour tout segment de fibre a partir des voisins. Il a été utilisé pour caractériser les déformations de traction et de flexion pour le segment de la fibre. Plusieurs tests de simulation de flexion ont été réalisées avec cet élément de coque spécifique et ont été comparés avec les résultats expérimentaux pour montrer l'efficacité de cet élément proposé. Les résultats montrent cet élément de coque spécifique a une bonne capacité à simuler la déformation en flexion des matériaux fibreux épais
This thesis is devoted to study the bending behaviour of textile reinforcements and thermoplastic prepregs by the experimental and numerical methods. At the high temperature, since the resin is melted, fibers would have the slippage between them, resulting the bending stiffness of thermoplastic prepreg is not directly related to its in-plane tensile modulus as the conventional continuous materials. Consequently, it's necessary to measure its value by the experimental method. A bending stiffness test approach was proposed for thermoplastic prepreg at elevated temperature. It was operated in an environmental chamber and a CCD camera was used to acquire the bending deflection shape. Bending moment and curvature were calculated along the midline of bending deflection shape. The slope of moment-curvature curve is the bending stiffness. With this method, bending tests were conducted for several types of thermoplastic prepregs at a range of high temperatures. In order to simulate the bending deformation of thick fibrous materials, a specific shell element was developed. This element was made of continuous fiber segments. Both the tensile and bending stiffnesses of fibers were taken into account. Local curve was constructed for any fiber segment and its two neighbors, which was used to characterize the tensile and bending deformations of fiber segment. Several bending simulation tests were performed with this specific shell element and were compared with the experimental results to show its efficiency. The results show this specific shell element has good capability to simulate the bending deformation of thick fibrous materials

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Samadi, Reza. "Particle-Based Geometric and Mechanical Modelling of Woven Technical Textiles and Reinforcements for Composites." Thèse, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2013. http://hdl.handle.net/10393/26241.

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Abstract:

Technical textiles are increasingly being engineered and used in challenging applications, in areas such as safety, biomedical devices, architecture and others, where they must meet stringent demands including excellent and predictable load bearing capabilities. They also form the bases for one of the most widespread group of composite materials, fibre reinforced polymer-matrix composites (PMCs), which comprise materials made of stiff and strong fibres generally available in textile form and selected for their structural potential, combined with a polymer matrix that gives parts their shape. Manufacturing processes for PMCs and technical textiles, as well as parts and advanced textile structures must be engineered, ideally through simulation, and therefore diverse properties of the textiles, textile reinforcements and PMC materials must be available for predictive simulation. Knowing the detailed geometry of technical textiles is essential to predicting accurately the processing and performance properties of textiles and PMC parts. In turn, the geometry taken by a textile or a reinforcement textile is linked in an intricate manner to its constitutive behaviour. This thesis proposes, investigates and validates a general numerical tool for the integrated and comprehensive analysis of textile geometry and constitutive behaviour as required toward engineering applications featuring technical textiles and textile reinforcements. The tool shall be general with regards to the textiles modelled and the loading cases applied. Specifically, the work aims at fulfilling the following objectives: 1) developing and implementing dedicated simulation software for modelling textiles subjected to various load cases; 2) providing, through simulation, geometric descriptions for different textiles subjected to different load cases namely compaction, relaxation and shear; 3) predicting the constitutive behaviour of the textiles undergoing said load cases; 4) identifying parameters affecting the textile geometry and constitutive behaviour under evolving loading; 5) validating simulation results with experimental trials; and 6) demonstrating the applicability of the simulation procedure to textile reinforcements featuring large numbers of small fibres as used in PMCs. As a starting point, the effects of reinforcement configuration on the in-plane permeability of textile reinforcements, through-thickness thermal conductivity of PMCs and in-plane stiffness of unidirectional and bidirectional PMCs were quantified systematically and correlated with specific geometric parameters. Variability was quantified for each property at a constant fibre volume fraction. It was observed that variability differed strongly between properties; as such, the simulated behaviour can be related to variability levels seen in experimental measurements. The effects of the geometry of textile reinforcements on the aforementioned processing and performance properties of the textiles and PMCs made from these textiles was demonstrated and validated, but only for simple cases as thorough and credible geometric models were not available at the onset of this work. Outcomes of this work were published in a peer-reviewed journal [101]. Through this thesis it was demonstrated that predicting changes in textile geometry prior and during loading is feasible using the proposed particle-based modelling method. The particle-based modelling method relies on discrete mechanics and offers an alternative to more traditional methods based on continuum mechanics. Specifically it alleviates issues caused by large strains and management of intricate, evolving contact present in finite element simulations. The particle-based modelling method enables credible, intricate modelling of the geometry of textiles at the mesoscopic scale as well as faithful mechanical modelling under load. Changes to textile geometry and configuration due to the normal compaction pressure, stress relaxation, in-plane shear and other types of loads were successfully predicted. During simulation, particles were moved randomly until a stable state of minimum strain energy in the system was reached; as particles moved upon iteration, the configuration of fibres in the textile changed under constant boundary conditions. Then boundary conditions were altered corresponding to strains imposed on the textile, and the system was iterated again towards a new state of minimum strain energy. The Metropolis algorithm of the Monte Carlo method was adopted in this specific implementation. The method relies on a statistical approach implemented in computational algorithms. In addition to geometrical modelling, the proposed particle-based modelling method enables the prediction of major elements of the constitutive behaviour of textiles and textile reinforcements. In fact, prediction of the constitutive behaviour is integral to the prediction of the meso-scale geometry. Simulation results obtained from the proposed particle-based modelling method were validated experimentally for yarns, single-layer textiles and multi-layer textiles undergoing compaction. Validation work showed that the particle-based modelling method replicates reality very faithfully, and it also showed the suitability of including Gutowski's function along with Hertz' function for representing lateral compaction of yarns. The procedure and results were accepted in final form for publication in a peer reviewed journal [104]. The capability of the proposed particle-based modelling method towards replicating the time-dependent relaxation and reconfiguration of woven textiles subjected to compaction loading was investigated. The capability, which was demonstrated for single and double-layers of plain woven textiles, is intrinsic to the modelling method. The method is unique in the fact that in contrary to work previously reported in the literature, it models the compaction and the relaxation seamlessly in the same simulations and environment. This work is being finalised towards submission for publication in a peer reviewed journal [103]. The proposed particle-based modelling method was also used for modelling in-plane shear in woven textiles. Simulation results were validated experimentally for a single-layer plain woven textile. Validation work showed that the particle-based modelling method reproduces experimental data and published trends very well. A novel algorithm for modelling friction was introduced, leading to results being obtained from a significantly less computationally demanding procedure in these simulations. This work was submitted for publication in a peer reviewed journal [102]. Finally the thesis discusses early work towards the application of the method to carbon fibre fabrics through the description of expansion algorithm (EA) to be used in modelling textiles made of yarns featuring very large numbers of fibres. Furthermore, additional modelling work is presented towards further manufacturing process involving technical textiles, namely textile bending and punching. The latter part is presented as early steps towards future work.

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Büttner, Till, Allessandra Keil, Jeanette Orlowsky, and Michael Raupach. "Einsatz von Polymeren in Textilbeton – Entwicklung polymermodifizierter Betone und Einflüsse auf die Dauerhaftigkeit." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1244045457582-60801.

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Abstract:

Die bei Textilbetonen überwiegend zum Einsatz kommenden Bewehrungen aus AR-Glas weisen infolge der Glaskorrosion einen signifikanten Tragfähigkeitsverlust auf. Im Rahmen des Teilprojektes D5 des SFB 532 wurden die Faktoren, die die Dauerhaftigkeit des Werkstoffes beeinflussen, evaluiert und in einen Modellansatz umgesetzt. Anhand dieser Untersuchungen konnten Möglichkeiten zur Reduktion des langfristigen Festigkeitsverlustes aufgezeigt werden. Eine dieser Möglichkeiten ist die Polymermodifikation des Betons, die im Wesentlichen einen Einfluss auf den Wassertransport innerhalb des Betonquerschnitts hat. Im Rahmen des Teilprojektes B4 des SFB 532 wurden polymermodifizierte Betone entwickelt und hinsichtlich ihres Wasseraufnahmeverhaltens untersucht. Im Anschluss wird die Wirkungsweise polymermodifizierter Betone hinsichtlich der Einflüsse auf die Dauerhaftigkeit von TRC beschrieben.

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Rohatgi, Vivek. "Liquid Molding of Textile Reinforcements: Analysis of Flow Induced Voids and Effect of Powder Coating on Preforming and Moldability /." The Ohio State University, 1995. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1487931512618085.

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Guignier, Claire. "Etude mécanique et physique de l'usure par frottement de renforts textiles de matériaux composites après croissance de nanotubes de carbone." Thesis, Mulhouse, 2017. http://www.theses.fr/2017MULH9233/document.

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Abstract:

Le renfort des matériaux composites via la croissance de nanotubes de carbone (NTC) directement à la surface des renforts textiles permet d'augmenter certaines propriétés des composites. La méthode flamme est la technique facilement industrialisable à la continue qui permet de réaliser la croissance des NTC sur des textiles. Cependant un procédé à la continue va engendrer des contraintes sur les renforts, ainsi le but de ces travaux de doctorat est de déterminer le comportement des textiles après la croissance de NTC, sous différentes contraintes de type industrielles, et d'évaluer leur influence sur la mise en œuvre et les propriétés des matériaux composites. Ces travaux ont mis en évidence la formation d'un film de transfert dès le début du frottement de surfaces textiles recouvertes de NTC contre une pièce métallique ou un autre textile de même nature. De plus, la présence des NTC a permis de mettre en évidence un comportement spécifique en indentation. La mouillabilité des surfaces avec une résine époxy n'est en revanche pas influencée par la présence des NTC, si ce n'est que très faiblement dans la dynamique du mouillage. Il a été montré que les conditions de croissance des NTC, notamment la nature du catalyseur, avaient une influence sur la résistance à long terme du film de transfert formé après frottement, sur l'adhésion des NTC sur les fibres de renfort, ainsi que sur la dynamique du mouillage avec de la résine époxy. Finalement, des matériaux composites ont été fabriqués avec des renforts avant et après usure de la surface présentant des NTC, dans le but d'étudier son influence sur les propriétés des composites. L'usure, se traduisant par la transformation des NTC en film de transfert, n'influence ni les propriétés électriques des matériaux, ni les propriétés mécaniques en flexion 3 points
Reinforcement of composite materials with carbon nanotubes (CNTs) grafted on textiles provides an increase in the properties of the composites. The flame method is the most rapid and the easiest industrialized technique to realize the growth of CNTs on textile surfaces. At an industrial scale, some strains will be applied between the CNTs’ growth step and the composite processing, which can cause damage on the CNTs and alter the positive contribution of the CNTs to the properties of composites. That is why the aim of this study is to determine the effect of different industrial stresses on the CNTs behaviour and their influence on the composite processing and composite properties. In this work, we highlighted the formation of a transfer film, composed of CNTs, during the friction of the CNTs against metallic pieces or against the same fabric. The presence of the CNTs shows a particular behaviour in indentation. However, the wettability with an epoxy resin is not influenced by the CNTs, except a little in the dynamic of the wettability. It has been shown that the growth condition of the CNTs, particularly the catalyst, has an influence on the long term resistivity of the transfer film formed by the friction, on the adhesion of the CNTs on the fibres and on the dynamic of the wettability with an epoxy resin. Finally, composite materials composed of CNTs growth fabrics before and after the wear of the surface, were manufactured in order to study the influence of the wear on the properties of the composite material. It appears that, the wear, causing the formation of the transfer film, has no influence on the electrical and flexural properties of the composite material

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Xiao, Shenglei. "The investigation on mechanical behaviours of reinforcements and machining properties during manufacturing composites with complex shapes." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I056/document.

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Abstract:

Les caractéristiques mécaniques et le comportement à la déformabilité des renforts sont des connaissances essentielles pour optimiser les procédés de fabrication des composites notamment de formes complexes. Par ailleurs, les propriétés d'usinage des composites déterminent également grandement la performance en service des pièces composites. Cette thèse est consacrée aux trois aspects des procédés de fabrication et d'usinage afin d'explorer les caractéristiques particulières des propriétés mécaniques et des comportements de déformabilité des tissus tressés, qui sont des renforts textiles prometteurs et excellents pour les composites aux formes complexes. Mais également étudier les procédés d'usinage en utilisant la technique du jet d'eau abrasif afin d'améliorer encore l'efficacité de l'usinage sans sacrifier la qualité. Les caractéristiques mécaniques des renforts tressés, en particulier pour les composantes de cisaillement dans le plan, ont d'abord été étudiées et modélisées à partir d’essais de bias-test. Par ailleurs, les tresses triaxiales ont également fait l'objet d'une étude expérimentale de détermination des caractéristiques mécaniques relativement aux paramètres de tressage, tels que l'angle de tressage et le nombre de fils. Le comportement à la déformabilité des tresses triaxiales lors de l’étape de préformage a été analysé et corrélés avec les défauts associés en fonction des différentes conditions du procédé, telles que les pressions appliquées. De plus, l'évolution du comportement à la déformabilité en fonction de l'angle de tressage a été modélisée géométriquement et vérifiée par des résultats expérimentaux. La découpe améliorée multi-passe du jet d'eau abrasif a été introduite dans le processus d'usinage des composites grâce à l'exploration du mécanisme d'enlèvement de matière associée. Il a été conclu expérimentalement qu'une telle technique pouvait améliorer efficacement la qualité et l'efficacité de l'usinage
The mechanical characteristics and deformability behaviours of reinforcements are essential knowledge to optimize manufacturing process composites with complex shapes. Meanwhile, the machining properties of composites also greatly determine the in-service performance of composite parts. This thesis is not only dedicated on the three aspects in manufacturing and machining processes to explore what characters the special features in the mechanical properties and deformability behaviours of braided fabrics, which are promising and excellent textile reinforcements for composites with complex shapes. But also to study machining processes using the abrasive water jet technique in order to further improve machining efficiency without sacrificing quality. The mechanical characteristics of braided fabrics, especially for in-plane shearing phenomenon, were originally investigated and modelled based on bias-extension test. In addition, triaxial braids were also the subject of an experimental study to determine the mechanical characteristics with regard to braiding parameters, such as braiding angle and number of yarns. The deformability behaviour of triaxial braids during the preforming step was analysed and correlated with the associated defects according to the different process conditions, such as the pressures applied. In addition, the evolution of the deformability behaviour as a function of the braiding angle was geometrically modelled and verified by experimental results. The upgraded multi-pass cutting of abrasive waterjet was firstly introduced into composites machining process based on the exploration of the corresponding material removal mechanism. It was experimentally concluded that such technique could effectively enhance the machining quality and efficiency

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Sankaran, Vignaesh, Tristan Ruder, Steffen Rittner, Evelin Hufnagl, and Chokri Cherif. "A multiaxial warp knitting based yarn path manipulation technology for the production of bionic-inspired multifunctional textile reinforcements in lightweight composites." Sage, 2016. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A35615.

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Abstract:

Composites have now revolutionized most industries, like aerospace, marine, electrical, transportation, and have proved to be a worthy alternative to other traditional materials. However for a further comprehensive usage, the tailorability of hybrid composites according to the specific application needs on a large-scale production basis is required. In this regard, one of the major fundamental research fields here involves a technology development based on the multiaxial warp-knitting technique for the production of bionic-inspired and application-specific textile preforms that are force compliant and exhibit multi-material design. This article presents a newly developed yarn (warp) path manipulation unit for multiaxial warp-knitting machines that enables a targeted production of customized textile preforms with the above characteristics. The technological development cycle and their experimental validation to demonstrate the feasibility of new technology through production of some patterns for different field of applications are then discussed.

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Najjar, Walid. "Contribution à la simulation de l'emboutissage de préformes textiles pour applications composites." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00841194.

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Abstract:

Dans le cadre de cette thèse, une modélisation par éléments finis continue renforcée discrète est développée. Le modèle est basé sur le concept de la cellule élémentaire, avec utilisation de connecteurs pour prendre en compte la rigidité en tension de la structure, et modéliser l'anisotropie du tissu et un élément coque pour décrire la rigidité en cisaillement et gérer le frottement et le contact avec les outils lors de la simulation du procédé de préformage. Les différents éléments de ce maillage spécifique sont générés automatiquement à l'aide des scripts pythons. Associés à ce choix de modélisation, les caractéristiques du comportement sont déterminées à l'aide d'essais expérimentaux conduits sur le renfort et d'une démarche de méthode inverse. Le comportement de ces différents éléments est choisi d'être linéaire élastique en premier lieu, et par la suite à évoluer pour devenir non linéaire. Ces développements numériques sont réalisés dans le logiciel Abaqus/ Explicit. Dans un second temps le modèle développé est utilisé dans le cadre de simulation de l'étape de préformage des renforts secs. A ce titre un démonstrateur expérimental développé dans le cadre de la thèse sert à obtenir des résultats expérimentaux pour corréler ces travaux de simulations. Des comparaisons avec des simulations mono-couche, hémisphérique, permettre de mettre en évidence l'influence des paramètres de simulations mises en jeu. Dans le cadre de préformages de plusieurs plis, l'influence des caractéristiques du contact / frottement est mise en évidence. Finalement une procédure d'automatisation afin de rendre la simulation plus ergonomique dans un contexte industriel est présentée. Cette procédure consiste à générer le maillage spécifique et mettre la simulation en donné dans Catia. Les simulations peuvent ainsi se réaliser sans le passage par Abaqus/CAE.

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Haji, Oussama. "Modèles de comportement de structures textiles : développement, identification, implémentation." Thesis, Orléans, 2018. http://www.theses.fr/2018ORLE3007.

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Abstract:

Les renforts fibreux subissent des mécanismes de déformations complexes lors du procédé de fabrication des pièces composites. Par conséquent, des défauts se produisent à différentes échelles du renfort qui peuvent affecter drastiquement la qualité de la pièce finale. Afin d’améliorer celle-ci, il serait judicieux de prévoir la faisabilité des pièces composite par la modélisation et la simulation du procédé de mise en forme. Cette tâche nécessite d’établir, tout d’abord, une loi de comportement du renfort fibreux par le biais de la modélisation du comportement des mèches, qui dépend lui-même du comportement des fibres et des interactions entre elles. D’où l’intérêt de commencer par l’étude d’un milieu fibreux modèle à l’échelle de la fibre. La présente étude s’inscrit dans cette approche en ayant comme objectif de développer un milieu modèle basé sur une géométrie réaliste d’un réseau de fibres faiblement enchevêtrées et quasiment unidirectionnelles. À l’issue de ce travail, deux éléments clés sont présentés : (i) des outils automatisés de reconstruction de la microstructure des milieux fibreux à partir des images de la tomographie à rayons X, jusqu’à son modèle CAO. (ii) une stratégie de simulation fiable,nourrie par des essais expérimentaux de compaction effectués sur un milieu fibreux modèle de 40 fibres de polyester. En utilisant ces outils, des simulations de compaction confinée, sur la même microstructure que celle de l’échantillon réel, ont été effectuées sur Abaqus®. Les fibres ont été modélisées par des éléments poutres 3D en prenant en compte le frottement entre elles. Un modèle numérique de contact, basé sur la loi de Hertz, est utilisé également. La confrontation des résultats numériques avec ceux des expériences montre une cohérence très encourageante qui permet de valider le modèle numérique d’une part, et de tester d’autres trajets de chargement en augmentant le nombre de fibres d’autre part
The fibrous textile undergoes different mechanical loads, which induce strains and damage to the fabric at different scales. As a result, the mechanical properties of the final parts are drastically impacted. It is therefore essential topredict the feasibility of composite parts by the modelization and the simulation of the fabric preforming process.This task requires an appropriate mechanical behaviour of the fibrous textile. This behaviour is mainly a structural effect that depends essentially on the yarn interlacing and secondly on the yarn behaviour. Each yarn is composedof thousands of fibers; therefore, the objective of the present thesis is to establish a reliable numerical model ofslightly entangled and quasi-parallel fibers. The present work presents mainly: (i) a realistic representation of the fiber network geometry and (ii) a reliable simulation strategy to model the main phenomena at the fiber scale. To feed this approach, compaction tests were conducted on fiber network specimens of 40 polyester fibres. The experiments were combined with X-ray tomography image analysis. Using these tools, simulations of confined compaction on the same microstructure of the used specimen were performed on Abaqus®/Explicit. Beam finite elements were chosen to model the fibers and optimise the calculation cost. The normal contact behaviour between the fibers were was accurately modelled using the contact stiffness scaling and referring to Hertz contact model. The simulation strategy has been validated by comparing the mechanical response of the compaction experiment with the numerical one. The proposed model offers encouraging results in accordance with the real compaction test. More loading trajectories will be performed on a bundle of hundreds of fibers to gather more information on the microscopic scale (fiber scale), and then formulate a mechanical behaviour at the mesoscopic scale (yarn scale)

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Schach, Rainer, and Manuel Hentschel. "Grundlagen für die Nutzwertanalyse für Verstärkungen aus textilbewehrtem Beton." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-ds-1244049476991-75979.

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Abstract:

Im Rahmen des Transferprojektes sollen baubetriebliche Rahmenbedingungen und Kennwerte, die zur Beurteilung der wirtschaftlichen Anwendung des Verfahrens geeignet sind, erarbeitet werden. Untersucht werden soll die Applikation von textilbewehrtem Beton im Bereich der Sanierung und Verstärkung von großflächigen Betonbauteilen. Generell können Bauaufgaben in sehr vielen Fällen durch verschiedene Bauverfahren realisiert werden, die sich regelmäßig hinsichtlich der Kosten, der benötigten Bauzeit aber auch hinsichtlich der gelieferten Qualität und des Einflusses auf die Umwelt unterscheiden. Aus baubetrieblicher Sicht wird traditionell über den kalkulatorischen Verfahrensvergleich jenes Verfahren ermittelt, mit dem die Realisierung am wirtschaftlichsten ausgeführt werden kann. Falls qualitative Kriterien beim Verfahrensvergleich mit berücksichtigt werden sollen, stehen verschiedene Methoden zur Auswahl. Der Begriff Nutzwertanalyse wird häufig als Synonym für diese nichtmonetären Bewertungsverfahren verwendet. In diesem Sinne ist auch der Titel des Beitrages zu verstehen. Die Grundlage bilden die baubetrieblichen Rahmenbedingungen, welche im Rahmen dieses Forschungsprojektes bestimmt werden. Hierzu zählen unter anderem die Entwicklung einer Trockenmischung des zu verwendenden Betons aus der bisher verwendeten Standardrezeptur der TU Dresden und geeigneter Maschinen für die Applikation des textilbewehrten Betons.

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Langlois, Thibault. "Algorithmes d'apprentissage par renforcement pour la commande adaptative : Texte imprimé." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD530.

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Abstract:

Cette thèse présente différentes méthodes d'identification d'une loi de commande pour le contrôle de systèmes dynamiques. Ces méthodes sont basées sur l'utilisation de réseaux de neurones artificiels pour l'approximation de fonctions à partir d'exemples. Une synthèse bibliographique des différentes applications des réseaux de neurones pour le contrôle de processus est présentée. Trois types d'utilisation des réseaux de neurones sont décrits : l'identification directe d'un système ou d'un contrôleur à partir d'exemples, l'identification d'un contrôleur grâce à l'algorithme de «rétropropagation à travers le temps» et, enfin, les méthodes d'apprentissage par renforcement. Cette dernière famille d'algorithmes est analysée en détail. Un nouvel algorithme d'apprentissage par renforcement baptisé «B-Learning» est proposé. L'originalité de cet algorithme réside dans l'estimation de «bénéfices» associés aux commandes. Ces bénéfices sont définis comme la variation au cours du temps de la qualité à long terme de l'état du système. Le B-Learning ainsi que d'autres algorithmes d'apprentissage par renforcement sont expérimentés sur un cas d'école, le pendule inverse, ainsi que sur une application industrielle : le contrôle d'une usine de production d'eau potable

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Li, Mengru. "Development and characterization of 3D warp interlock fabrics as reinforcements for protective solutions against stabbing." Thesis, Lille, 2021. http://www.theses.fr/2021LILUI010.

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Abstract:

Une demande croissante en matériaux utilisés pour la protection contre les coups de couteau a été formulée pour apporter plus de protection, flexibilité et légèreté. Les chercheurs se sont principalement concentrés sur les études relatives à la résistance aux coups de couteau des gilets pare-balles souples à base de fibres textiles et de tissus techniques 2D. Cependant, les matériaux de protection souples basés sur des tissus 3D ont rarement été étudiés dans les travaux de recherche récents, en particulier ceux qui révèlent que les architectures tissées en 3D peuvent jouer un rôle décisif lors d'un impact de couteau. Les tissus 3D interlock chaine (3DWIFs) peuvent également être utilisés dans un gilet souple pour des applications anti-poignard. L'objectif général de ces travaux de recherche actuels est d'explorer les différentes conceptions de tissus 3D interlock chaine (3DWIF) qui offrent la solution de protection la plus efficace. Par conséquent, cette thèse s'est concentrée sur les paramètres du processus de fabrication et les paramètres des produits résultants des tissus 3DWIF fabriqués avec des fils HMWPE. Les paramètres du processus de production ont été étudiés afin d'optimiser la fabrication et les propriétés mécaniques des tissus 3DWIF. Les paramètres produit des tissus 3D interlock chaine ont été étudiés afin de trouver la combinaison optimisée pour la meilleure résistance de protection contre les coups de couteau. Les quatre principales catégories d'architectures de tissus 3D interlock chaine, tels que : A/T, A/L, O/T et O/L, ont été tissées avec les mêmes fils retordus de polyéthylène à haut poids moléculaire (HMWPE). Les caractéristiques mécaniques des tissus 3D interlock chaine (3DWIF) ont été systématiquement testées et comparées. En outre, une étude expérimentale spécifique a été réalisée sur des tissus 3D interlock chaine soumis à un impact à faible vitesse, y compris les propriétés à simple et double passe en termes de profondeur de pénétration et de traumatisme. Les tests de double passage au couteau sont complémentaires des tests de simple passage au couteau. Il a été conclu expérimentalement que le tissu 3D interlock chaine de type orthogonal à liage à travers l'épaisseur a une bonne résistance aux coups de couteau. Entre-temps, les liens entre la résistance aux coups de couteau, les propriétés physiques et les propriétés mécaniques des 3DWIF ont été analysés
An increasing demand for materials used for stab protection has been expressed to provide more protective, flexibility and lightweight. Researchers have mainly focused on studies about stab resistance of soft body armour based upon technical textile fibres and 2D fabrics. However, the soft protective materials based on 3D fabrics have been rarely study in recent research works, especially those revealing that 3D woven architectures can play a decisive role during stab impact. 3D warp interlock fabrics (3DWIFs) can be used in a soft vest for anti-stab applications. The overall aim of this current research has been oriented to explore different design of 3DWIFs that provide the more efficient protective solution. Hence, this thesis has been concentrated on both the manufacturing process parameters and the resulted product parameters of the 3DWIFs made with HMWPE yarns. The production process parameters have been studied to optimize the manufacturing and the mechanical properties of 3DWIFs. The product parameters of 3DWIFs have been investigated to find the optimized combination for the best protective resistance against stabbing. The four main categories of 3D warp interlock fabrics architectures as : A/T, A/L, O/T, and O/L, were woven by twisted high molecular weight polyethylene (HMWPE) yarns. The mechanical characteristics of 3DWIFs were systematically tested and compared. Besides, a dedicated experimental study has been performed on 3DWIFs submitted to low-speed impact, including single-stab and double-stab properties in terms of depth of penetration and trauma. The double-pass stabbing tests are complementary to single-pass stabbing tests. It was experimentally concluded that the orthogonal/through-the-thickness interlock fabric has a good stab resistance. Meanwhile, the links among stab resistance, physical properties, and mechanical properties of 3DWIFs have been analysed

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Ferretti, Manuel. "Non-linear mechanics of generalized continua and applications to composite materials." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0100.

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Abstract:

La microstructure des matériaux constitue un outil essentiel pour optimiser les propriétés mécaniques des structures et ainsi améliorer leurs performances. Ce manuscrit est organisé comme suit : - Dans le chapitre 1 nous introduisons les aspects généraux de la mécanique des renforts fibreux.- Dans le chapitre 2 nous rappelons certains concepts fondamentaux concernant la mécanique des milieux continus classiques et les théories de deuxième gradient.- Dans le chapitre 3 nous nous proposons de présenter une première modélisation des renforts fibreux de composites en mettant en place des modèles numériques discrets. Dans un deuxième moment nous introduisons une modélisation continue de deuxième gradient et nous montrons que les termes d’ordre supérieur permettent une description satisfaisante des effets de flexion locale sur-cités.- Dans le chapitre 4 on particularise le cadre général de la mécanique des milieux continus introduit dans le chapitre 2 au cas particulier des milieux continus 2D. - Dans le chapitre 5 nous introduisons une hypothèse cinématique forte sur les déformations ad- missibles, en supposant que les mèches du renfort considéré sont inextensibles. Une méthode numérique permettant de montrer certaines solutions concernant le cas du bias extension test est codée en Mathematica et les résultats obtenus sont discutés
Generalized continuum theories may be good candidates to model micro-structured materials in a more appropriate way (both in the static and dynamic regime) since they are able to account for the description of the macroscopic manifestation of the presence of microstructure in a rather simplified way. The present manuscript is organized as follows: In chapter 1 a general description of fibrous composite reinforcements is given, with particular attention to the introduction of standard experimental tests which are used to characterize the micro- and macro-structural mechanical properties of such materials. In chapter 2 some fundamental issues concerning classical continuum mechanical models are recalled. Moreover, second gradient continuum models are introduced and discussed by means of the Principle of Virtual Work. Since the applications targeted in this manuscript are limited to static cases, we refrain here to treat the more general case including inertia effects. In chapter 3 we start analyzing some discrete and continuum models for the description of the mechanical behavior of 2D woven composites. At this stage of the manuscript, we want to show how some discrete numerical simulations allowed us to unveil some very special deformation modes related to the effect of the local bending of fibers on the overall macroscopic deformation of fibrous composite reinforcements. Such discrete simulations showed rather clearly that microscopic bending of the fibers cannot be neglected when considering the deformation of fibrous composite reinforcements. For this reason, we subsequently introduced a continuum model which is able to account for such microstructure-related effects by means of second gradient terms appearing in the strain energy density. In chapter 4 we reduce the general continuum mechanical framework introduced in Chapter 2 to the particular case of 2D continua. We put a strong accent on the geometric interpretation of second gradient deformation measures which are seen to be directly related to the in-plane curvatures of suitable coordinate lines. Such coordinate lines will be interpreted in the next chapters are the yarns of the considered 2D woven composite, so acquiring a direct physical sense. In chapter 5 we introduce a strong kinematical hypothesis on the admissible deformations, assuming that the yarns composing the woven reinforcements are inextensible. Such assumption allows us to build-up a simplified first gradient model for the behavior of 2D woven reinforcements which is still representative of their mechanical behavior. A constrained least Action principle is proposed and the associated integral Euler-Lagrange equations are presented. A numerical method allowing to show some solutions concerning the case of bias extension test is implemented in Mathematica and the obtained results are discussed

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Rajpurohit, Ashok. "Development of advanced carbon/glass fibre based hybrid composites." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM020.

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Abstract:

Les composites hybrides offrent un moyen efficace d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux composites. Cette thèse vise à comprendre le comportement mécanique et l'effet synergique offerts par de tels composites hybrides sous plusieurs conditions de chargement. L'accent est mis, non seulement sur la caractérisation mécanique, mais également sur le développement et l'optimisation de nouvelles générations de renforts hybrides, permettant ainsi une hybridation aussi bien au niveau des nappes, qu’au niveau des mèches et des fibres. Dans ce travail, les fibres de carbone et de verre sont choisies comme les deux types de renforts pour les composites hybrides. Les propriétés de ces fibres unitaires sont d'abord caractérisées pour étudier l'impact des procédés textiles. De nouveaux renforts unidirectionnels ont été fabriqués après avoir optimisé les procédés, tels que la technologie UD cousu et l'étalement des fibres. Les composites ont été fabriqués via RTM basse pression en utilisant une résine époxy. Les caractéristiques en raideur et en résistance des composites de référence, des hybrides inter-plis, intra-plis et fibre à fibre ont ensuite été caractérisées dans des conditions de charge quasi-statique en traction, compression et flexion. L'effet d’hybridation (synergique) a été évalué pour ces composites en comparant les propriétés du composite hybride avec un composite de référence en carbone. Afin de comprendre le comportement à rupture de ces composites dans différentes conditions de charge, une étude de fractographie a été réalisée. Les hybrides inter-plis font apparaître une légère augmentation de la déformation à rupture en traction mais présentent une synergie négative pour toutes les autres conditions. Les hybrides intra-plis montrent eux, un effet synergique pour les résistances à la traction et à la compression, sans réduire leur déformation à rupture. Un composite hybride fibre à fibre réalisé par étalement montre une performance mécanique supérieure par rapport à d'autres hybrides. Les résultats présentés révèlent les avantages potentiels de l'hybridation à différents niveaux et dispersions. Les résultats ouvrent une voie pour les futurs travaux sur les composites hybrides et leurs procédés
Hybrid composites offer an effective way of enhancing mechanical properties of composite materials. This thesis aims to understand the mechanical behaviour and synergistic effect offered by such hybrid composites in several loading conditions. The focus not only lies on mechanical characterisation but also on development and optimization of new generation of hybrid reinforcements thus allowing hybridization both at ply levels and at tow and fibre levels. In this work, carbon and glass fibres are chosen as the two types of reinforcements for hybrid composites. Single fibre properties of these fibres were first characterised to study the effect of textile processes. Novel unidirectional reinforcements have been fabricated after optimising the processes such as unidirectional stitching and spreading technology. Composites were manufactured via low pressure RTM process using an epoxy resin. Stiffness and failure characteristics of reference, interply, intraply and intermingled hybrid composites were then characterised in quasi-static tensile, compression and flexural loading conditions. The hybrid (synergistic) effect were evaluated for these composites by comparing the hybrid composite properties with a carbon reference composite. To understand the failure behaviour under different loading conditions, a fractography study was conducted. Interply hybrids slightly increase the failure strain in tension but demonstrate negative synergy in all other properties. On the other hand, intraply hybrids show a synergistic effect in both tensile and compressive strengths, while not reducing the failure strain. A spread tape intermingled hybrid composite demonstrates a superior mechanical performance when compared to other hybrids. The presented results reveal the potential benefits of hybridisation at different levels and dispersions. The results provide a driving force for future work on hybrid composites and their processing

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Wang, Jie. "Simulation macro-méso de la mise en forme de renforts tissés interlocks." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI075.

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Abstract:

L’étape de mise en forme dans le procédé RTM est importante car elle influence fortement le comportement mécanique du composite en service. Pour mieux prédire l’apparition de défauts éventuels des matériaux composites, les méthodes numériques sont de plus en plus développées compte tenu de la durée et du coût des essais. Déformations et orientations des mèches à l’échelle mésoscopiques sont essentielles pour simuler l’écoulement de la résine dans l’étape d’injection. Etant donné le nombre d’éléments et les interactions complexes, il est difficile d’effectuer les simulations de formage pour toute la pièce du renfort à l’échelle mésoscopique. La présente thèse consiste à développer une méthode multiéchelle qui permet de relier les simulations macroscopiques des renforts et les modélisations mésoscopiques de VER (volume élémentaire représentatif) lors de la mise en forme. D’abord, les simulations numériques macroscopiques pour trois renforts tissés différents sont réalisées à l’aide d’une loi de comportement hyperélastique, par la méthode des éléments finis avec un schéma explicite dynamique. Ensuite, les modélisations géométriques de VER à l’échelle mésoscopique sont reconstituées sur la base des images de tomographie X. Les champs de déplacements-déformations mésoscopiques des renforts tissés sont déterminés à partir des résultats macroscopiques et de la position des mèches. Pour prendre en compte les effets locaux de glissements des mèches, deux approches de simulations mésoscopiques de VER sont développées. Finalement, les résultats numériques mésoscopiques sont comparés avec ceux expérimentaux
The forming stage in the RTM process is crucial because it strongly influences the mechanical behavior of composites in service. In order to better predict the appearance of possible defects of composite materials, numerical simulations are increasingly developed taking into account the duration and the cost of experiences. Deformations and orientations of yarns at the mesoscopic scale are essential to simulate the resin flow in the stage of injection. Given the number of elements and their complex interactions, it is difficult to conduct the shaping simulations for the entire reinforcement at this mesoscopic scale. This present thesis consists in developing a multiscale method that allows linking the macroscopic simulations of reinforcements and the mesoscopic modellings of RVE (representative volume element) during the forming process. Firstly, the numerical simulations for three different woven reinforcements at the macroscopic scale are carried out using an anisotropic hyperelastic constitutive law, by the finite element method with a dynamic explicit scheme. Then, the geometrical modelling of RVE at the mesoscopic scale are reconstituted based on the tomographic images. The mesoscopic displacement-deformation fields of woven reinforcements are determined from the macroscopic results and the position of the yarns. In order to take into consideration sliding effects of yarns, two approaches of mesoscopic simulations of RVE are developed. Finally, the mesoscopic numerical results are compared with the experimental results

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Beguinel, Johanna. "Interfacial adhesion in continuous fiber reinforced thermoplastic composites : from micro-scale to macro-scale." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI051.

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Abstract:

L’intérêt croissant de l’industrie pour les matériaux composites thermoplastiques est motivé par leurs propriétés de thermoformabilité, de recyclabilité ainsi que leurs capacités de cadences de production élevées. Le développement de matériaux pré-imprégnés thermoplastiques, apparus dès les années 1980, s’est imposé comme un moyen efficace de contourner les fortes viscosités des polymères utilisés en réduisant la distance d’écoulement des polymères à l’état « fondu ». Cette étude s’est plus particulièrement intéressée au développement de composites à base de tissus de verre et de carbone pré-imprégnés par un latex acrylique, le TPREG I. En outre, les propriétés mécaniques élevées des matrices acryliques, alliées à un coût relativement faible, en font un matériau intéressant, de nature à permettre un saut technologique dans la conception et la fabrication de composites structuraux à matrice organique. Notre étude s’est concentrée sur la mesure de l’adhésion à l’interface fibre/matrice acrylique car cette région est au cœur du transfert de charge de la matrice vers les fibres et conditionne donc les propriétés mécaniques du composite. Nous avons choisi d’évaluer l’adhésion interfaciale en combinant des analyses de mouilllage avec des tests mécaniques aux échelles microscopique et macroscopique. Le test micromécanique de la microgoutte permet de mettre en évidence le rôle central de l’ensimage des fibres sur la contrainte de cisaillement interfaciale. L’adhésion thermodynamique, déterminé par des mesures d’énergie de surface, est en accord avec la contrainte de cisaillement et souligne l’influence de la polarité de l’ensimage. A l’échelle macroscopique, les essais de traction hors-axe sur composites unidirectionnels permettant de solliciter l’interface en cisaillement quasi-plan ont mis en exergue une corrélation entre les échelles micro et macro. L’étude a également permis de dégager une forte augmentation de l’adhésion grâce à une modification de la matrice acrylique, ainsi qu’une dégradation des propriétés interfaciales à l’échelle micro par vieillissement hydrolytique. Cette étude constitue une première base de données concernant les propriétés interfaciales de composites thermoplastiques acryliques et démontre l’importance d’une étude multi-échelles dans la conception de nouveaux composites
The present study was initiated by the development of a new processing route, i.e. latex-dip impregnation, for thermoplastic (TP) acrylic semi-finished materials. The composites resulting from thermocompression of TPREG I plies were studied by focusing of interfacial adhesion. Indeed the fiber/matrix interface governs the stress transfer from matrix to fibers. Thus, a multi-scale analysis of acrylic matrix/fiber interfaces was conducted by considering microcomposites, as models for fiber-based composites, and unidirectional (UD)macro-composites. The study displayed various types of sized glass and carbon fibers. On one hand, the correlation between thermodynamic adhesion and practical adhesion, resulting from micromechanical testing, is discussed by highlighting the role of the physico-chemistry of the created interphase. Wetting and thermodynamical adhesion are driven by the polarity of the film former of the sizing. On the other hand, in-plane shear modulus values from off-axis tensile test results on UD composites are consistent with the quantitative analyses of the interfacial shear strength obtained from microcomposites. More specifically, both tests have enabled a differentiation of interface properties based on the fiber sizing nature for glass and carbon fiber-reinforced (micro-)composites. The study of overall mechanical and interface properties of glass and carbon fiber/acrylic composites revealed the need for tailoring interfacial adhesion. Modifications of the matrix led to successful increases of interfacial adhesion in glass fiber/acrylic composites. An additional hygrothermal ageing study evidenced a significant loss of interfacial shear strength at micro-scale which was not observed for UD composites. The results of this study are a first step towards a database of relevant interface properties of structural TP composites. Finally, the analyses of interfaces/phases at different scales demonstrate the importance of a multi-scale approach to tailor the final properties of composite parts

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Le, Meur Kevin. "Etude du procédé d'estampage de plaques composites thermo-plastiques et recherche d'une méthodologie efficiente pour l'analyse de la faisabilité d'une pièce complexe." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0115.

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Abstract:

Le procédé de thermo-estampage est une voie intéressante pour la production en grande série de pièces composites. Cependant ce procédé est complexe à maitriser et simuler, en raison des phénomènes multi-physiques mis en jeu (déformation textiles, choc thermique, frottements...) ce qui engendre des campagnes par essai-erreurs qui peuvent être très coûteuses. Cette étude s'intéresse à la mesure et à la caractérisation du procédé d'estampage et des matériaux utilisés afin de simuler le refroidissement de la matrice et la mise en forme du textile. Des défauts récurrents sont évoqués ainsi que des solutions industrielles afin de les résoudre. La simulation thermique permet de déterminer le temps de consolidation nécessaire afin d'optimiser les temps de production en fonction des matériaux et de leur épaisseur. La simulation de la mise en forme textile permet de prédire la faisabilité d'une pièce et l'orientation des fibres afin de définir au mieux les pièces suivant les cas de charges statiques et dynamiques. Les apports de ce travail sont les suivants : la réalisation de mesures thermiques du flan durant un estampage et du choc thermique en surface du stratifié, la réalisation d'une méthodologie efficiente pour analyser la faisabilité d'une pièce complexe dans un contexte industriel grâce à des simulations de mise en forme couplées à des essais expérimentaux. Enfin une méthode d'analyse du comportement en cisaillement plan, pour des renforts dont les fils de chaîne et de trames ne sont pas orthogonaux est proposée
The thermo-stamping process is a promising way for the mass production of the composite parts. However this process is complex to master and simulate due to the multi-physics background (textile deformation, thermal shock, rubbing...) and trial and error tests campaigns can be expensive. This study focuses on the measurement and assessment of the process and materials behaviour, to simulate the cooling down of the matrix and the forming of the woven. Typical defects are mentioned as well as associated industrial solutions to solve them. The simulation makes it possible to determine the consolidation time necessary in order to optimize the manufacturing time as a function of the material used and of its thickness. Furthermore the forming simulation shows the feasibility of the part and the fibre orientation to design the product for the static and crash cases. The contributions of this work are the following: thermal measurements of the pre-consolidated plate during the stamping phase and the thermal chock at the surface of the composites, an efficient method to analyse the feasibility of a complex shape in an industrial context is proposed through forming simulations compared to the experiment. Finally, a methodology for the analysis of the in-plane shearing behaviour of a woven fabric with non-orthogonal warp and weft yarn is proposed

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Steer, Quentin. "Modélisation de la mise en forme des renforts fibreux cousus (NCF) : Etude expérimentale et numérique de l’influence de la couture." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI115.

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Abstract:

Les composites à fibres continues (carbone, verre) sont régulièrement employés dans les industries du transport (automobile, aéronautique) pour leurs excellentes performances mécaniques rapportées à leur masse. Alors que les renforts tissés sont largement utilisés et étudiés, on constate un intérêt croissant pour les renforts cousus appelés « non crimp fabric » (NCF). Ces renforts sont constitués de plis de fibres unidirectionnels juxtaposés, non tissés, mais cousus entre eux à l’aide d’un fil de couture. Ils permettent une plus grande variété d’empilements et optimisent les propriétés du composite en réduisant l’entrelacement des fibres. La fabrication de pièces composites par des procédés automatisés tel que le RTM (Resin Transfert Molding) implique de mettre en forme les renforts fibreux pour obtenir des géométries 3D complexes. La mise en forme des NCF est fortement impactée par la présence de la couture. Le développement d’outils de simulation adaptés doit permettre d’optimiser la fabrication de ces produits. Ce travail s’intéresse au rôle mécanique de la couture lors de la mise en forme. L’étude porte sur différents renforts NCF, des essais expérimentaux et des simulations par éléments finis en dynamique explicite. En s’inspirant de travaux antérieurs sur les renforts tissés, différentes approches de modélisation sont proposées pour les NCF à l’échelle macroscopique : intégration du fil et du motif de couture dans les lois de comportement ; développement de modèles mixant des éléments finis continus pour les nappes de fibres, et semi-discrets pour les coutures. Les performances de ces différentes approches sont confrontées aux résultats expérimentaux. Enfin, une nouvelle contribution est apportée pour la prise en compte de la rigidité de flexion dans le plan des renforts fibreux, en généralisant l’utilisation des éléments finis de coque dit « rotation-free » pour le calcul de l’ensemble des courbures (hors plan et dans le plan)
Continuous fibre composites (carbon, glass) are regularly used in the transport industries (automotive, aeronautics) for their excellent mechanical performance in relation to their mass. While woven reinforcements are widely used and studied, there is a growing interest in stitched reinforcements called "non crimp fabric" (NCF). These reinforcements consist of juxtaposed plies of unidirectional fibres , non-woven, but sewn together with a stitching thread. They allow a greater variety of fibre orientation and optimize the properties of the composite by reducing fiber interweaving. The manufacture of composite parts by automated processes such as RTM (Resin Transfer Molding) involves the forming of fibrous reinforcements to obtain complex 3D geometries. The draping of NCFs is strongly impacted by the presence of the stiching thread. The development of simulation tools should enable the manufacture of these products to be optimize. This work focuses on the mechanical role of stitching during forming. The study focuses on experimental tests and finite element simulations in explicit dynamics of various NCF reinforcements. Different modelling approaches at macroscopic scale are proposed for NCFs, based on previous work on woven reinforcements : integration of stitched thread and the stitch pattern into the laws of behaviour; development of models mixing continuous finite elements for fibre modelisation, and semi-discrete models for the stitch. The performance of these different approaches is compared with experimental results. Finally, a new contribution is add to consider the bending rigidity in the plane of the fibrous reinforcements by generalizing the use of finite elements shell called "rotation-free" for the calculation of all the curvatures (out of plane and in the plane)

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Pacheco, Rute Catarina Freitas. "Dip improvement on textile reinforcement for tire application." Dissertação, 2014. https://repositorio-aberto.up.pt/handle/10216/98535.

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Dissertations / Theses on the topic 'Textile reinforcement'

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