Дисертації з теми "Composites – Structure – Propriétés mécaniques"
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Reynaud, Emmanuelle. "Etude des relations Structure : Propriétés mécaniques de thermoplastiques renforcés par des particules inorganiques nanoscopiques." Lyon, INSA, 2000. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2000ISAL0070/these.pdf.
Анотація:
Ce travail de thèse s'inscrit dans l'étude des relations entre paramètres morphologiques et propriétés mécaniques de systèmes composites à matrice polymère renforcés par des particules inorganiques submicroniques. La présente démarche s'appuie sur l'analyse de trois familles de polymères chargés, dont la complexité structurale est croissante : le premier système se compose d'une matrice de polyméthyl méthacrylate et de renforts de silice, la seconde famille est issue de l'association de polyamide 6 et de silice, le dernier polymère renforcé a pour constituants le PA6 et la montmorillonite. Dans une première étape, la caractérisation morphologique a permis l'étude de l'influence de la présence de renforts inorganiques sur le polymère environnant (sur les zones amorphes et cristallines), et la différentiation des états de dispersion (et d'orientation dans les cas adéquats) des particules dans la matrice, en fonction de la voie d'élaboration, de la taille des particules élémentaires ou du traitement de surface employé. Puis le rôle de différents paramètres morphologiques (fraction volumique, facteur de forme ou état de dispersion du renfort) sur les propriétés mécaniques (élasticité et déclenchement de la plasticité) de ces systèmes a été analysé et comparé pour les différents systèmes étudiés. Les données expérimentales ont été confrontées à quelques approches de mécanique, afin d'évaluer au mieux les différences morphologiques à la base des effets macroscopiques observés. Finalement, dans les familles à matrice PA6, l'étude a pu être poursuivie jusqu'aux grandes déformations (à température ambiante). L'utilisation de techniques d'investigation complémentaires (diffusion aux petits angles et mesures de variation de volume) a permis de proposer des séquences d'endommagement conduisant à la rupture. Etant donnés les paramètres entrant alors en jeu, les évènements suggérés apparaissent comme propres à chaque système testéThe works aims to correlate some morphological parameters and the mechanical properties in composite systems based on polymer matrix reinforced by submicronic inorganic fillers. The thought process lies on the study of three distinct filled polymer systems, their internal structure being all the more complex. The first system consists of a polymethyl methacrylate matrix filled with silica nanoparticles. The second system has polyamide 6 as a matrix and silica as fillers. The last system results from the clay introduction to polyamide 6/ First a morphological investigation enables to get insight into the filler influence on the surrounding polymer matrix. It also enlightens the various filler dispersion states (and its possible orientation within the sample geometry) with respect to the composite nature (in particular the inorganic particle size or its surface treatment) and its elaboration route. Then the study focuses on the role played by various morphological parameters (filler fraction, aspect ratio and dispersion state) on some mechanical properties, both elastic and plastic (through an investigation around the yield point). The latter properties were analysed on the various studied systems and compared. The experimental data were further confronted to some mechanical approaches, in order to better identify the morphological parameters leading to the observed macroscopic behaviours. Eventually, on the composites based on PA6, a possible sequence of the damage mechanisms occurring with increased elongation at room temperature was proposed, thanks to complementary experimental observations (through scattering and volume changes measurements). Given the involved parameters, each system was found to be characterised by a particular sequence of events
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Phongphinittana, Ekkarin. "Assemblages composites-polymères après traitement par plasma atmosphérique du composite : caractérisation mécaniques et modélisation." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0070.
Анотація:
A la suite des propositions de la commission européenne, visant à concrétiser les objectifs de réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2) des voitures. Pour atteindre cet objectif, les constructeurs automobiles doivent réduire le poids de la voiture. Ainsi l'équipementier FAURECIA, fabricant de sièges de voiture désire remplacer les structures métalliques par des structures hybrides plastique-métal (PMH). Et en plus, il désire également utiliser un matériau composite en remplacement du métal pour diminuer le poids et utiliser la technique du plasma atmosphérique pour améliore le force d'adhérence à l'interface de pièce structure hybride.C'est dans ce contexte que nous avons étudié des effets de plasma traitement sur l'adhérence dans la structure hybride pour proposer la meilleure condition de traitement. L'objectif de ce travail était de caractériser l'effet de plasma traitement par détermination des paramètres dans le processus de traitement telle que la vitesse de balayage, la distance entre le substrat et la torche plasma et le nombre de passages de la torche, puis de prédire l'initiation du délaminage sous chargement quasi-statiques dans l'éprouvette de simple recouvrement par l'utilisation le critère de la rupture. Un autre objectif était d'étudier les modèle micromécanique pour évaluer la fiabilité de leur. Et ils seront appliqués pour prévoir les comportements mécaniques de matériau thermoplastique renforcé par fibre de verre court. Afin d'atteindre les objectifs présenté, les plusieurs essais telles que l'essai de traction, l'essai simple recouvrement et l'essai de l'ARCAN-Mines sont été réalisé. En parallèle, les techniques de l'émission acoustique (EA), du rayonnement infrarouge (RI) et de la microscopie optique ont été utilisées pour suivre les mécanismes de la rupture de l'éprouvette étudiée. En enfin, la méthode des éléments finis a été utilisé pour simuler les essais et pour permettre de vérifier la fiabilité du critère de ruptureFollowing the proposals of the European Commission, to achieve the goals of emission reduction of carbon dioxide (CO2) from cars. To achieve this objective, automakers must reduce the weight of the car. Thus the supplier Faurecia, manufacturer of car seats desires to replace metal structures by structure plastic-metal hybrid (PMH). And they desire also to use a composite material to replace metal in order to reduce weight. Moreover in order to improve the adhesion strength at the interface piece hybrid structure,Atmospheric plasma technique was used.In this context, we studied the effects of plasma treatment on term of adhesion in the hybrid structure in order to provide the best condition of treatment. The objective of this study was to characterize the effect of plasma treatment by determination at the parameters in the process such as the scanning speed, the distance between the substrate and the plasma torch and the number of passes of the torch, then to predict the initiation of delamination under quasi-static loading test in specimen of single lap shear by using the criterion of rupture. The other objective was to study the micromechanical model to assess the reliability of them. And they will be applied to predict the mechanical behavior of Short Glass Fiber reinforced thermoplastic. In order to achieve the objectives presented, the several tests such as tensile test, single lap shear test and ARCAN-Mines test have been executed. In parallel, techniques acoustic emission (AE), infrared radiation (IR) and optical microscopy were used in order to follow the failure mechanisms of the specimen studied. Finally, the finite element method was used to simulate the tests and allow to verify the reliability of the failure criterion
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Andriamanantena, Vonjinirina. "Analyse du comportement mécanique de composites en fonction des défauts de structure générés par les conditions de fabrication." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10206.
Анотація:
Cette étude porte sur l'analyse du comportement mécanique de composites en fonction des défauts de structure générés par les conditions de fabrication. Une analyse exhaustive d'une structure composite industrielle a permis de lister l'ensemble des défauts de fabrication susceptibles d'être générés lors de la mise en oeuvre industrielle de ce type de produit, et d'en définir les amplitudes. Des défauts modèles ont ensuite été introduits artificiellement dans des composites types afin de quantifier leur incidence sur le comportement mécanique en traction, compression, cisaillement interlaminaire de ces matériaux ainsi que sur l'initiation et propagation de fissures. Cette analyse paramétrique a montré que le défaut de porosité est le plus préjudiciable et que la propriété la plus affectée est la résistance au cisaillement interlaminaire. Une étude expérimentale plus détaillée a permis de préciser l'origine technologique des porosités, l'influence des paramètres de mise en oeuvre, la typologie des porosités et l'incidence de ce défaut sur les propriétés mécaniques de composites industriels. Une modélisation analytique mésomécanique, tenant compte des typologies réelles et de la contribution non négligeable des mèches à la porosité totale, a été utilisée et se révèle, dans les cas étudiés, plus efficace que la modélisation analytique micromécanique développée par Greszczuk, qui ne distingue pas les porosités situées à l'intérieur et à l'extérieur des mèches fibreuses, pour prévoir la chute de résistance au cisaillement interlaminaire de composites unidirectionnels générée par ce type de défaut.
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Caramaro, Laurence. "Cristallisation du polysulfure de phénylène en présence de fibres de carbone : application à des composites unidirectionnels PPS-carbone." Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO10184.
Анотація:
Dans le but d'etablir des relations structure/proprietes dans des composites unidirectionnels polysulfure de phenylene/fibres de carbone, les aspects thermodynamique et cinetique de la cristallisation du pps seul et en presence de fibres ont ete etudies. Pour cette etude, les techniques suivantes ont ete mises en uvre: analyse enthalpimetrique differentielle, microscopie optique a lumiere polarisee, microscopie electronique a balayage et a transmission, diffraction des rayons x et des electrons, mesures mecaniques statiques (flexion trois points, delaminage en mode ii), mesures dynamiques (visco-elasticimetrie). Sur des eprouvettes modeles, le role d'agents nucleants des fibres de carbone, les conditions d'obtention d'une phase transcristalline ont pu etre definies. Au vue de l'ensemble des resultats, il parait possible, en controlant notamment les cycles de fusion cristallisation, d'optimiser les performances mecaniques du composite
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Amici, Marco. "Hybrid Inorganic / Organic polymers based on methacrylate - polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS®) : morphology and structure - properties relationships." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0004/these.pdf.
Анотація:
De nouveaux systèmes organiques/inorganiques basés sur des méthacrylates et des polysilsesquioxanes polyédriques (POSS®) ont été synthétisés et caractérisés. La synthèse a été faite par polymérisation radicalaire thermique ou UV. La caractérisation thermique a été faite par RMN, PIR et GPC. Les POSS sont polymérisables avec des monomères organiques après avoir obtenue une bonne dispersion. Les structures et les morphologies, caractérisées par MEB, MET et WAXS, dépendent principalement de la dispersion des POSS dans la matrice organique. En fonction du type de POSS et de leur concentration, on peut avoir plusieurs structures-morphologies qui ont une influence très forte sur les propriétés des systèmes. Les propriétés thermiques, mécaniques et thermomécaniques ont été étudiées. Les POSS changent la densité moyenne de réticulation, quand, dans les systèmes linéaires, les propriétés des systèmes hybrides ont été influencées par la nature des groupes organiques des POSSNovel hybrid inorganic/organic systems based on methacrylate and polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS ®) have been synthesised and characterised. The synthesis has been performed via either thermally or UV free-radical polymerization. Chemical characterisation has been done with NMR, NIR and SEC. The POSS have been found to be polymerizable with the organic monomers once a good dispersion is ensured. Structure and morphology, characterised by means of SEM, TEM, AFM and WAXS, have been shown to be mainly dependent on the dispersion of the POSS in the organic matrix. Depending on the POSS grade and concentration, one could obtain a wide array of structure-morphologies, from micro-aggregates to a very fine dispersion, probably to the molecular level. In turn, these different morphologies have an influence on the properties of the final systems. Thermal, thermomechanical and mechanical properties have been analysed. The POSS have been shown to change the crosslinking density of the thermosetting networks, while, in thermoplastic systems, the properties of the hybrid systems have been largely influenced by the nature of the organic ligands borne by the POSS
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Razafinimaro, Tolotrahasina Ida. "Etude des relations structure–propriétés rhéologiques et mécaniques de nanocomposites polyamide12/argile organophile : Effet de la fraction volumique et des conditions de mélangeage." Brest, 2006. http://www.theses.fr/2006BRES2034.
Анотація:
Ce travail a pour objectif l’étude des relations structure - propriétés rhéologiques et mécaniques de nanocomposites polyamide12/argile organophile. L’effet du taux de charges et des conditions de mélangeage sur les propriétés rhéologiques à l’état fondu et sur les propriétés mécaniques à l’état solide a été étudié en utilisant de nombreuses techniques d’investigation expérimentale. La rhéométrie en viscoélasticité linéaire et non-linéaire a permis de caractériser le comportement en fondu de ces matériaux nanostructurés ; la diffraction des rayons X aux grands angles et la microscopie électronique en transmission ont été utilisées pour la caractérisation de l’état structural ; des essais de tractions ont été menés pour caractériser le comportement mécanique à l’état solide jusqu’à la rupture. Les résultats ont clairement montré que les propriétés mécaniques des nanocomposites, qu’il s’agisse de propriétés à l’état fondu ou à l’état solide, sont très dépendantes, non seulement du taux de charge, mais aussi des paramètres de mise en forme. Nous avons clairement montré l’existence d’une fraction volumique critique, de l’ordre de 1%, délimitant deux régimes de taux de charge bien distincts : - un régime dilué, où ce sont les entités argileuses isolées qui gouvernent la réponse mécanique des nanocomposites. La modulation des propriétés rhéologiques et mécaniques peut alors être obtenue en jouant non seulement sur le nombre, mais aussi sur la nature, la taille et la forme de ces entités primaires, conditionnées par les paramètres d’élaboration : vitesse et/ou temps de mélangeage. - un régime concentré, où la réponse mécanique des nanocomposites est gouvernée par une structure composée de « domaines ». La modulation des propriétés rhéologiques et mécaniques peut être obtenue en jouant sur la taille de ces domaines, conditionnées par les paramètres d’élaboration : vitesse et/ou temps de mélangeage. Toutefois, les propriétés mécaniques à la rupture s’avèrent décevantes, probablement en raison de la présence d’agrégats qui sont autant de lieux de concentration de contraintesThis work aims at studying the relationships structure – rheological and mechanical properties of polyamide12/organically modified clay nanocomposites. The effect of solid content and mixing conditions on melt state rheological and solid state mechanical properties was studied using numerous experimental investigation techniques. Linear and non-linear viscoelasticity allowed to characterize the melt state behavior of the nanostructured materials, wide angle X ray diffraction coupled with transmission electronic microscopy were used to characterize the structure; tensile tests were performed to characterize the mechanical behavior up to the total break. The results have clearly shown that both melt and solid state mechanical properties of nanocomposites depend strongly on the solid content and on the processing parameters. We have clearly shown the existence of a threshold solid volume fraction, at about 1%, separating two clay concentration regimes : - a dilute regime, where isolated clay entities govern the mechanical response of the nanocomposites. The rheological and mechanical properties depend on the nature, the number and the shape of these primary entities, which can be tuned by the processing parameters : mixing time and speed. - a concentrated regime, where the mechanical response is governed by a structure composed of “domains”. The rheological and mechanical properties depend on the size of these domains, which can be tuned by the processing parameters : mixing time and speed. However, the mechanical properties at break are disappointing, probably due to the presence of aggregates which induce stress concentration effects
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KHERBOUCHE, ALI. "Contribution au predimensionnement des structures composites sandwiches." Le Mans, 1994. http://www.theses.fr/1994LEMA1012.
Анотація:
La validation du comportement mecanique de structures sandwiches montre que l'utilisation de la theorie des plaques sandwiches et les elements finis bases sur cette modelisation, n'est recommandee que dans le cas ou l'epaisseur de l'ame du materiau sandwich considere est tres elevee devant celle des peaux. Pour d'autres materiaux sandwiches, l'utilisation de la theorie des stratifies tenant compte du cisaillement transverse permet une meilleure approche des modules d'young et de cisaillement des panneaux. Les essais ont porte sur la traction, compression, cisaillement, flexion 3-points et la flexion des plaques sandwiches
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Arbaoui, Jamal Eddine. "Etude comparative et caractérisations mécaniques des structures sandwichs multicouches." Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ048S/document.
Анотація:
Le développement des technologies modernes exige que l'on utilise des matériaux présentant des propriétés mécaniques élevées spécifiques à leur emploi mais dont les masses volumiques soient faibles. Les matériaux composites sont des matériaux qui répondent aux exigences précédentes. En raison de leur intérêt, les matériaux composites ont d'abord été utilisés dans nombreux secteurs d'activité (aérospatiale, automobile, construction, etc.). Dans les matériaux composites, une catégorie nous intéresse plus particulièrement de part ses possibilités de conception et de développement : les structures composites qui résultent d'une manière générale de l'assemblage d'un matériau de peau présentant une grande rigidité et d'un matériau d'âme de faible densité. Ces matériaux montrent un rapport performances mécaniques/densité très intéressant comparé à des matériaux plus classiques. Les propriétés finales de ce type de matériau sont directement dépendantes des propriétés constituantes et de la qualité de leur assemblage. Afin d'apporter des solutions aux industriels, de nombreux développements et études au cours de ces dernières années ont eu pour but l'optimisation du rapport performance mécanique/densité. Ce travail de thèse a été entrepris avec le même objectif, mais en ayant une stratégie d'optimisation se focalisant plus particulièrement sur le matériau d'âme. Notre démarche est de repenser dans son intégralité le matériau d'âme et de proposer un nouveau concept d'âme complexe qui repose sur l'empilement de matériaux de natures différentes suivant une séquence bien précise, Les résultats expérimentaux obtenus sont confrontés à une approche théorique basée sur une méthode d'éléments finisThe development of modern technologies requires that one use materials presenting high mechanical properties specific to their employment,but whose densities are low. The composite materials are materials which fulfil the preceding requirements. Because of their interest, the composite materials were initially used in aerospace, automotive, and construction industries. In composites, a class of particular interest ragarding the possibilities of design and development concern the sandwich structures resulting from a general assembly of a skin material with high stiffness and core materials of low density. The final properties of the materials are directly derived to the industry, many developments and studies in recent years have been aimed at optimizing the ratio mechanical performance over density. This thesis was undertaken with the same objective, but by having a strategy of optimization being focused more particulary on core materials. Our process is to reconsider in its entirety core materials and to propose a new concept of core complex which rests on the material stacking of different nature according to a quite precise sequence. The experimental results are correlated with those obtained by a theoretical approach based on a finite element method
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Khalil, Mostafa. "Logiciel d'optimisation des structures composites sous chargements multiples et contraintes combinées." Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0048.
Анотація:
Cette these a debouche sur l'elaboration du logiciel opticom de calcul et d'optimisation des structures composites. A l'aide de ce logiciel, les problemes d'optimisation lies aux stratifies composites constitues de couches unidirectionnelles a fibres longues ainsi que les problemes lies aux composites a renforts de fils coupes peuvent efficacement etre traites. L'optimisation des stratifies hybrides et des structures sandwiches peut egalement etre effectuee. Ce logiciel permet de calculer les deformations et les contraintes (mecaniques et residuelles) dans les couches, les resistances maximales a la rupture, les coefficients de resistance en membrane et en flexion, les frequences de resonance et les charges critiques de flambage des plaques composites stratifiees. Le processus d'optimisation utilise des algorithmes bases sur des methodes lineaires et non lineaires de programmation mathematique. Il est donc possible d'effectuer une optimisation statique et/ou dynamique de structures composites soumises a des chargements multiples (mecaniques, thermiques, hygrometriques). Le logiciel fournit alors le poids minimum, l'epaisseur minimale, les orientations optimales, le nombre minimum de plis, la resistance maximale, la rigidite maximale et les configurations optimales correspondant a la rupture simultanee des plis. La structure et les performances du logiciel permettent d'etudier l'influence des parametres de conception (materiau, ordre d'empilement, orientations des plis, type de stratification, grandeurs geometriques, chargement, temperature, humidite, contraintes de conception, criteres de rupture, contraintes residuelles, taux de fibres,) sur les grandeurs optimales
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Haddou, Geoffrey. "Structure et propriétés physiques de composites à matrice biosourcée/fibres naturelles continues pour applications aéronautiques." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30272/document.
Анотація:
L'objectif de ce travail est de proposer des composites totalement biosourcés à application potentielle pour l'aménagement cabine et conforme aux exigences REACh. L'utilisation de fibres végétales comme renforts de matrices polymères est une voie prometteuse qui permet de réduire l'impact environnemental, tout en diminuant la masse. Une nouvelle matrice polyamide biosourcée synthétisée par Arkema - Polyamide méta-xylylène diamine 10 - a été utilisée pour cette étude. Une étude préliminaire de composites Polyamide 11/poudre de bambou a montré que l'introduction du renfort ne perturbait pas la structure physique de la matrice. De plus, l'optimisation des propriétés mécaniques s'effectue en l'absence d'agent de couplage. Les composites fibres continues de bambou/PA mXD 10 qui sont également mis en œuvre sans agent de couplage, ont des modules de cisaillement supérieurs à ceux des composites synthétiques de référence fibre de verre/matrice phénolique, avec un gain de masse de l'ordre de 50%The aim of this work is to propose fully bio-based composites for a potential application in the cabin interior, and compliant with the REACh regulations. The use of vegetable fibers as reinforcement into polymeric matrices is an encouraging way to decrease the environmental impact, end the weight as well. A new bio-based polyamide matrix, synthetized by Arkema - Polyamide meta-xylylene diamine 10 - was used in this work. A preliminary study on Polyamide 11/bamboo powder showed the introduction of the fillers did not modified the physical structure of the matrix. Moreover, the optimization of the mechanical properties occurs with no coupling agent. The continuous bamboo fibers/PA mXD 10 composites, which were also processed without coupling agent, present shear moduli superior than the one of the synthetic reference glass fibers/phenolic, with a gain of weight about 50%
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Tran, Van Luan. "Etude du comportement hygro-thermo-mécanique d'un matériau composite sandwich avec âme balsa utilisé en applications navales." Nantes, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2001.
Анотація:
Les matériaux composites sandwichs ont été largement adoptés dans le domaine naval car ils présentent des atouts de légèreté et de bonne résistance mécanique. Cependant, leur tenue à l'humidité en environnement marin est encore difficile à prédire et leur résistance au feu constitue l'une des limitations principales à leur utilisation dans un plus grand nombre de cas. Ce travail s'intéresse au comportement d'un composite sandwich à base de peaux en verre-polyester et d'une âme balsa. Le balsa, élément principal du matériau, peut absorber une très grande quantité d'eau ce qui peut alors affecter ses caractéristiques mécaniques. De plus, la présence d'humidité peut influer sur la tenue au feu du matériau. Aussi, afin de mettre en évidence la durabilité du matériau et la physique des phénomènes rencontrés, de nombreuses expériences ont été menées en conditions variées d'humidité, de température et de chargements mécaniques. En complément de résultats classiques obtenus sur le balsa, des essais de tenue au feu ont été associés à des essais de flexion du composite sandwich pour en estimer la résistance en fonction du temps de combustion. Enfin, à partir de résultats expérimentaux associés à la reprise en eau du balsa et du composite sandwich, des modélisations permettant de mieux comprendre et de prédire l'état mécanique de la structure sandwich ont été établisSandwich composite structures have been widely adopted in the naval field because they exhibit both lightness and good mechanical strength. However, their resistance to moisture in the marine environment is difficult to predict, and their fire resistance is one of the main limitations to their use in a greater number of cases. In this work, we focus on the behavior of a composite sandwich composed with glass-polyester skins and balsa core. Balsa, which is the main constituent, can absorb a large amount of water which may affect its mechanical properties. Moreover, the presence of moisture can influence the fire resistance of the material. Thus, in order to highlight the material durability and the physical phenomena encountered, several experiments were performed in miscellaneous conditions of humidity, temperature and mechanical loadings. In addition to classical results obtained on the balsa, testing of fire resistance combined with bending tests on sandwich composite materials were achieved to estimate the residual strength as a function of the combustion time. Finally, from experimental results related to the water uptake of balsa and of sandwich composite, modelling was computed to better understand and predict the mechanical state of the studied sandwich structure
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Ramachandran, Laavanya. "Comportement électrique large bande des composites polymère - fils submicroniques d'or : corrélation avec la structure et les propriétés mécaniques." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30072/document.
Анотація:
L'objectif principal de ce travail est d'étudier les propriétés d'un composite polymère-métal d'un point de vue physique, thermique, mécanique et électrique large bande. Pour cela, des fils d'or à haut facteur de forme (190) ont été élaborés par un procédé d'électrodéposition dans un template. Les fils submicroniques d'or ont été dispersés dans une matrice polymère PVDF pour l'élaboration des composites conducteurs faiblement chargés. Le comportement électrique des composites met en évidence le phénomène de la percolation électrique, avec un seuil de 1,33 %vol. La dispersion des fils submicroniques d'or au sein de la matrice PVDF est homogène, avec une légère orientation. L'analyse mécanique permet de mettre en évidence le rôle de renfort des fils d'or dans la matrice PVDF et l'influence des fils sur la structure physique du PVDF. Cela se traduit par une rigidification de la matrice PVDF et plus particulièrement l'effet sur la relaxation ac , associée à l'interface cristallite-phase amorphe du PVDF. L'étude de la conductivité statique et dynamique en basse (10-2 à 106 Hz) et haute (106 à 109 Hz) fréquence montre un changement de régime de transport de charge avec une activation thermique. La conduction par tunneling est prédominante à basse température, tandis que la conductivité au-delà est expliquée par les modèles d'Efros et Shklovskii et le modèle de saut de barrières corrélés (CBH), respectivement pour la partie statique et dynamique. Les paramètres déterminés avec les modèles présentent une bonne corrélation avec les propriétés mécaniques, ce qui permet d'améliorer la compréhension des phénomènes de transport de charge dans des systèmes hétérogènes tels les composites polymère-métal faiblement chargésThe aim of this work is to study the properties of a polymer-metal composite, with regards to physical, thermal, mechanical and broad band electrical analyses. High aspect ratio gold nanowires (Au NW) were prepared using a template electrodeposition method (aspect ratio of 190 determined by image analysis). The gold nanowires were dispersed in a PVDF polymer matrix to form low-filled conducting composites. The electrical conductivity of the composites exhibit electrical percolation behaviour with a critical volume fraction of 1.33%. SEM images show a slightly oriented but homogenous dispersion of AU NWs within the PVDF matrix. Mechanical analysis confirms that the homogenous dispersion Au NWs reinforces the PVDF matrix and highlights the influence of Au NWs on the physical structure of the PVDF matrix. This is confirmed by an increase in G' values and more specifically the ac relaxation process (associated with the crystallite-amorphous phase interface). Analysis of static and dynamic conductivity for low (10-2 to 106 Hz) and high frequency (106 to 109 Hz) regions reveals a thermally-activated charge transport process: tunneling being the predominant mechanism at low temperatures, the Efros and Shklovskii (ES) and Correlated Barrier Hopping (CBH) models being responsible for static and dynamic conductivity, respectively. The models were found to be coherent with the structure and mechanical properties of the composites, leading to a better understanding of charge transport mechanisms in low-filled polymer-metal composites
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Benhouna, Mohammed. "Etude du comportement mécanique des structures en béton renforcé de barres en composites (JITEC)." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10014.
Анотація:
L'objectif essentiel de ce travail est de contribuer à l'étude du comportement d'un béton renforce de barres sous forme de joncs en fibre de verre. Le travail recouvre à la fois des aspects expérimentaux, des aspects théoriques et de modélisations. Une caractérisation mécanique de la traction est étudiée. Des essais de type beam test et pull out montrent que l'adhérence est satisfaisante. Des poutres à échelle réelle ont été testées en flexion trois points et quatre points. Les poutres ont été soumises à un chargement/déchargement par palier croissant. Un modèle est proposé pour déterminer la courbure en flexion d'une section rectangulaire en béton renforce en composite soumise à une sollicitation de flexion statique. Une adaptation du bael est proposée et un coefficient d'équivalence n est calculé. La comparaison des résultats entre les poutres armées en acier et en jitec montre que le composite est souple malgré l'effort qu'il peut prendre. Le dernier chapitre est consacre à l'étude de la précontrainte partielle par fils adhérents
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Armengaud, Gérard. "Calcul explicite (analytique et numérique) des champs de contraintes dans des structures élancées homogènes et composites à l'aide de méthodes énergétiques." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30004.
Анотація:
Nous avons developpe et applique a differents problemes de calcul des structures elastiques, une methode permettant de determiner une approximation optimale du champ des contraintes. Cette methode est basee sur l'utilisation de theoremes energetiques associes a la construction de champs de contraintes statiquement admissibles. Dans une premiere partie, pour des poutres composites rectilignes soumises a la flexion avec effort tranchant, nous proposons une methode de determination des contraintes de cisaillement et nous donnons une formulation analytique permettant de calculer les coefficients de cisaillement associes aux differentes sections etudiees en exemples d'application. Dans une seconde partie, nous presentons une analyse de la distribution des contraintes dans des assemblages colles plan a double recouvrement, tubulaires et cylindriques soumis a des chargements axiaux de traction. Les champs de contraintes developpes respectent toutes les conditions aux limites et de continuite. L'etude de deux problemes supplementaires, traitant pour le premier d'un assemblage precontraint et pour le second de l'ecrasement d'une couche mince entre deux plans paralleles, nous a permis d'evaluer l'interet de notre methode en comparant avec d'autres approches analytiques. Enfin une derniere partie est consacree a la mise en place d'une formulation permettant de determiner le champ des contraintes dans des poutres courbes composites soumises a des sollicitations de flexion-traction avec effort tranchant
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Dobircau, Larisa. "Relations structures-propriétés dans les composites 100 % naturels, bio-sourcés, renforcés par des fibres végétales." Rouen, 2011. http://www.theses.fr/2011ROUES016.
Анотація:
Le devenir des matières plastiques issues de la production pétrolière est de plus en plus remis en cause et en conséquence de nouvelles matières plus repectueuses de l'environnement sont proposées. Parmi ces nouvelles matières, les plastiques issus de bio-ressources en général, et l'amidon en particulier, semblent être capables de remplacer les matières plastiques issues de la pétrochimie. Ainsi, le premier objectif de ce travail est d'étudier l'influence des différents constituants utilisés pour la mise en oeuvre d'une matrice thermoplastique à base de farine de blé sur les propriétés physiques des films obtenu. Nous avons réalisé des films de compositions différentes et comparé les structures, les morphologies, les propriétés thermiques, mécaniques et vibro-acoustiques obtenues. Puis, nous nous sommes intéressés à la valorisation des fibres naturelles (coton, lin et bambou) par leur incorporation dans notre matrice. Ces fibres n'ont pas été choisies par hasard. En effet, le coton est issu du recyclage de découpe de tissus, la fibre de lin courte est un sous-produit de la production des fibres longues et enfin le bambou a l'avantage de croître très rapidement. Nous avons pu montrer dans un premier temps, que la composition de la matrice initialement établie dans un brevet peut être simplifiée et améliorée par la suppression de certains constituants comme la silice, le stéarate de magnésium et le sorbitol en partie. Dans un deuxième temps, des composites 100 % naturels "low-tech" ou à courte durée de vie ont été réalisés en variant la nature du renfort utilisé. A l'avenir, les performances observées peuvent permettre de cibler des marchés bien spécifiquesOver the last decades the consumption of synthetic polymers and their products increased rapidly and the problems concerning the plastic wastages are now one of the most important limiting factors for its extensive usages. The research efforts are being harnessed in the development of fully biodegradable "green" materials. Among these new materials , plastics resulting from bio-resources in general, and starch in particular, seem to be able to replace polymers resulting from petro chemistry. Thus, the primary goal of this work was to study the effect of the composition of a wheat flour based matrix on the physical properties. By the mean of an extrusion process, we carried out films with different compositions and compared the structures, morphologies, the thermal and mechanical properties obtained. Then, we focused on the valorisation of natural fibres (cotton, flax and bamboo) by their incorporation in our matrix. These fibres were not chosen by hazard, indeed, cotton is resulting from the recycling of fabric cutting, the short flax fibres are a by-product of the production of long fibres and finally the bamboo because this plant can present very fast growths. We could show initially that the matrix composition initially established in a patent can be simplified and improved by the suppresion of certain components like silica, stearate of magnesium and partly the sorbitol. Then, "low-tech" 100 % natural composites (short life time) were carried out by varying the nature of the reinforcement used. In the future, these performances will make it possible to target quite specific markets
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Laurent, François. "Optimisation des caractéristiques mécaniques des structures en composite." Compiègne, 1989. http://www.theses.fr/1989COMPD173.
Анотація:
Jusqu'à présent, le domaine de l'optimisation des composites concernait principalement les composites à fibres longues ou les stratifiés. Notre travail s'est intéressé à l'optimisation des composites à fibres courtes ou à fibres longues non rectilignes. A partir de la connaissance des masses des constituants du matériau, nous cherchons quelles sont les répartitions des fibres et les orientations optimales, en tout point d'une structure, pour en accroitre la résistance. Pour chercher la meilleure répartition des fibres, il faut utiliser les lois de comportement les plus précises possibles. Or, dans ce domaine, les résultats théoriques font défaut. Pour pallier ce problème, nous utilisons des techniques de l'homogénéisation numérique qui permettent d'évaluer, avec une précision satisfaisante, les valeurs de la matrice de compliance du matériau, ainsi que de sa résistance. Nous proposons un algorithme permettant d'effectuer ensuite un lissage des valeurs obtenues pour les adapter aux problèmes d'optimisation. Sur le plan numérique, l'optimisation de densité de fibres ne présente pas de difficulté majeure. De multiples optimums locaux apparaissent lorsque nous cherchons les orientations optimales des fibres. Nous proposons différentes méthodes qui, suivant la nature du composite (fibres courtes, fibres longues non rectilignes) permettent de choisir les points de départ de l'algorithme d'optimisation, et donne les étapes indispensables à effectuer. Nous remarquons également que la résistance d'une pièce est souvent imposée par celle de quelques points sensibles de la structure. L'orientation des fibres en ces points est très importante. Ailleurs, elle peut être gouvernée par le processus de fabrication. Nous validons les choix effectués en présentant des résultats obtenus sur un exemple industriel.
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Sahnoune, Farid. "Relations structure - propriétés mécaniques dans des systèmes PEHD/PS et PEHD/CaCO3 modifiés par des agents élastomères : application au recyclage des matières plastiques." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20092.
Анотація:
L'objectif de l'etude est d'ameliorer la resistance au choc et la rigidite d'un melange polyethylene/polystyrene. Nous avons envisage d'ameliorer la rigidite par l'incorporation d'une charge minerale (carbonate de calcium). Pour compenser l'effet fragilisant d'une telle charge, nous avons incorpore ensuite des copolymeres elastomeres susceptibles d'agir aux interfaces du systeme et ameliorer ainsi la resistance au choc. Le materiau final etant complexe, nous avons decompose l'etude pour mieux comprendre les effets apportes par chaque constituant. Nous avons d'abord etudie les comportements des deux phases dispersees polystyrene et carbonate de calcium dans la matrice pehd. Nous avons pu ainsi compare les effets apportes par une phase rigide d'origine organique (ps) et une phase rigide d'origine minerale (caco#3) en relation avec leur morphologie. Nous avons ensuite etudie le comportement des copolymeres elastomeres dans les systemes pehd/ps (75/25) et pehd/caco#3 (60/40) en liaison avec leur localisation (a l'interface ou dans la matrice) et leur action adhesive. A partir de ces etudes preliminaires, nous avons pu mieux comprendre le systeme pehd/ps/caco#3 resultant de l'incorporation de caco#3 dans le melange pehd/ps. Nous avons pu aussi relier l'effet des copolymeres elastomeres dans le systeme pehd/ps/caco#3 a leur mode d'action au niveau des differentes interfaces du systeme. Au bilan, nous arrivons a ameliorer a la fois la resistance au choc et la rigidite d'un melange pehd/ps (75/25) en incorporant 40% en masse de caco#3 et 4% de copolymere elastomere sebs. Cette demarche a ete appliquee avec succes sur des melanges industriels de produits recycles pehd et ps.
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Bayoumi, Mohamed. "Structure et comportement mécanique de composites à matrice Al-Si contenant des particules de carbure de silicium." Grenoble INPG, 1987. http://www.theses.fr/1987INPG0126.
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Kim, Moo Sun. "Optimisation des structures composites en intégrant les paramètres de fabrication." Saint-Etienne, EMSE, 2007. http://www.theses.fr/2007EMSE0029.
Анотація:
Dans cette thèse, l’optimisation des propriétés mécaniques d’un matériau composite réalisé par moulage par compression a été réalisée en considérant l’évolution de la configuration des fibres durant le procédé. Ce changement de configuration concerne la fraction volumique de fibres et l’orientation de ces dernières. L’état des fibres initialement considéré comme homogène et isotrope peut devenir hétérogène et anisotrope à cause des caractéristiques du champ d’écoulement et la pression pendant le procédé. Afin de prévoir les changements de configuration durant le procédé, le phénomène de séparation des fibres ainsi que l’orientation de ces dernières ont été considérés numériquement par leur couplage avec l’analyse de l’écoulement réalisée par CVFEM. En se basant sur la configuration des fibres, les propriétés mécaniques des composites à fibres courtes ont été calculées. Delà, ces propriétés ont été utilisées pour le calcul de structure d’éléments de type plaque. Enfin, l’analyse numérique du procédé et l’analyse structurelle ont été couplées. De plus, une optimisation de la conception structurale et des conditions d’élaboration a été réalisée. L’épaisseur de la structure, la position et les dimensions de la précharge ont été retenues comme les variables de conception. Dans un premier temps, la méthode complexe a été utilisée pour l’optimisation de l’épaisseur. Les résultats d’optimisation de la plaque moulée par compression sont comparés avec ceux de la plaque considérée comme homogène et isotrope. Afin de résoudre le problème concernant les dimensions et la position de la précharge, un algorithme génétique a été implémenté. Les contraintes des vecteurs de conception et les caractéristiques du problème d’optimisation séparent l’espace de recherche en un espace de recherche valable et un espace de recherche non valable. Dans cette étude, la méthode de pénalité et une méthode de réparation modifiée sont retenues pour contrôler des solutions non valables. En les appliquant à une fonction test, les procédures d’optimisation pour ces deux méthodes ont été comparées. Les techniques suggérées dans cette étude ont été appliquées à une plaque rectangulaire symétrique, à la structure d’un capot de voiture et à une structure de forme arbitraire et dissymétrique et les résultats des optimisations ont été comparésIn this study, optimization of mechanical properties of a composite material product manufactured by compression molding process was performed by considering the changes of fiber states. Fiber states, which changes by the compression molding process, are fiber volume fraction and fiber orientation. These fiber states lose their initial properties and show non-homogeneous and anisotropic properties due to the pressure and velocity field generated during compression process. To predict the fiber states changes during the compression molding process, fiber separation phenomenon and orientation were numerically considered by coupling them with flow analysis computed by CVFEM. Based on the fiber states information, the mechanical properties of chopped fiber composite were computed. Then they were applied to the plate type structure analysis. In the gross, numerical analysis of process and structure were coupled. In addition, the optimization of structural design and process condition was performed. Structural thickness and precharge location and dimension were considered as the design variables. At first, the Complex method was implemented for thickness optimization. The optimization results of two cases, where the compression process was considered in one case and homogeneous and isotropic material were considered in the other, are compared. To resolve the precharge location and dimension optimization problem, genetic algorithm was implemented. The constraints of design vectors and the characteristic of optimization problem divide search space into feasible search space and unfeasible search space. To handle the constraints of optimization problem, the penalty function method and modified repair algorithm were applied. By applying them to the test function, optimization procedures for these two methods were compared. The suggested techniques were applied to symmetric rectangular plate, car-hood type structure and arbitrary and asymmetric shape structure and the optimization results were compared
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Lascoup, Bertrand. "Analyse et modélisation du comportement mécanique de structures composites sandwichs multi-D." Compiègne, 2005. http://www.theses.fr/2005COMP1585.
Анотація:
L'objectif de ce travail est d'appréhender les modes d'endommagement d'une structure originale sandwich renforcée par des coutures et d'apporter une aide à la décision sur le choix des paramètres géométriques et matériaux. Cet objectif nécessite à la fois une approche expérimentale et théorique. La partie expérimentale permet de cerner le comportement de ce type de structure face à des sollicitations statiques et dynamiques. Un outil R TM a été créé afin de maîtriser les paramètres de mise en œuvre et mettre en évidence l'influence de la micro-structure des renforts. L'analyse des mécanismes d'endommagement met en évidence l'influence des paramètres géométriques de couture sur le comportement de la structure. Les problématiques issues des efforts inter-laminaires sont atténuées: la fragilité de l'interface âme/peau et le dé laminage dans les peaux sont réduits. La partie modélisation vise la représentation du comportement en utilisant des théories simples et adaptées et cherche à prédire les propriétés de rigidité et de contrainte maximale dans les trois directions. Un outil informatique nommé SANDTEX apporte une aide à la décision au monde industrielThe objective of this work is to apprehend the damaging modes of an original sandwich structure strengthened by stitches and to propose a predictive tool for the choice of the geometrical and material parameters. This objective requires both an experimental and a theoretical approach. The experimental part enables to determine the behavior of this type of structure under static and dynamic stresses. A R TM device was created in order to control the implementation parameters and to highlight the influence of the microstructure of the reinforcements. The analysis of the damage mechanisms highlights the influence of the geometrical parameters of stitches on the behavior of the structure. The problems resulting from the inter-laminar efforts are attenuated: the brittleness of the core/skin interface and delamination into the skins is reduced. The modelling part allows to represent the material behavior by using simple and adapted theories and seeks to predict the rigidity and the maximum stress in the three directions. A data-processing tool named SANDTEX brings a predictive tool to the industrial world
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Beaudoin, Olivier. "Contribution à l'étude des relations microstructure - propriétés mécaniques d'une matrice polybutylène térephtalate (PBT) renforcée de billes ou de fibres de verre." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20058.
Анотація:
L'objet de cette etude est de mieux comprendre les relations liant les parametres microstructuraux de composites a matrice polybutylene terephtalate (pbt) renforcee de billes ou de fibres de verre, et leurs proprietes mecaniques (module d'elasticite, contrainte a la rupture, resistance au choc, proprietes visco-elastiques). Pour les composites pbt-billes de verre, nous avons mis en evidence le role de la granulometrie moyenne, du taux d'incorporation des billes et de leur traitement de surface sur l'evolution des proprietes en traction et au choc. La cristallinite de la matrice s'est averee etre egalement un parametre important pour les proprietes viscoelastiques. Une approche predictive du comportement dynamique de composites renforces de billes non traitees par des modeles autocoherents, a ete proposee en s'affranchissant de l'effet de la cristallinite. La prise en compte du caractere viscoelastique du coefficient de poisson de la matrice a montre de reelles ameliorations de la prediction. Cependant, l'effet de renforcement de la matrice par les billes de verre n'est que partiellement mis en evidence puisqu'un ecart persiste entre la hauteur du pic de relaxation simule et la valeur obtenue experimentalement. Pour les composites pbt-fibres de verre, nous avons pu relier les longueurs finales des fibres (moyenne, dispersite de la distribution) dans les composites et la qualite d'adhesion matrice-renfort aux caracteristiques mecaniques. Une forte compatibilite verre-ensimage-matrice favorise une dispersite importante de la distribution en longueur de fibres, accompagnee d'une forte fragilisation des composites. A longueur moyenne et etalement de la distribution proches, nous avons pu quantifier les effets du traitement de surface pour des ensimages complets en torsion dynamique.
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Dubaa, Marie. "Etude d’un système innovant de renforcement des élastomères par la synthèse in situ de polyuréthanes." Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R039.
Анотація:
Les élastomères sont des macromolécules qui, sous l’effet de la vulcanisation, vont présenter des propriétés d’hyper-élasticité remarquables rendant leur utilisation indispensable dans de nombreux secteurs industriels et biens de consommation. Cependant, afin d’obtenir des propriétés mécaniques suffisantes pour de telles applications, les élastomères ont besoin d’être renforcés par des charges, telles que le noir de carbone ou la silice. Si ces charges sont couramment utilisées dans l’industrie, elles présentent toutefois des inconvénients majeurs, notamment leur forte densité (> 1,8), et leur incorporation à fort taux conduit à des matériaux lourds. L’objectif des travaux présentés ici est alors d’étudier un nouveau mode de renforcement, à base de polyuréthanes synthétisés in situ lors de la mise en œuvre des élastomères afin de former des matériaux plus légers que ceux existants. Les mélanges élastomère/polyuréthane ainsi formés ont été caractérisés afin de déterminer leurs propriétés rhéologiques, mécaniques, thermiques et thermomécaniques. Ces études ont permis de prouver notre concept comme les matériaux renforcés par des PUs présentent des propriétés mécaniques correctes vis-à-vis d’un renfort classique tout en ayant une densité plus faibleElastomers are macromolecules which, under the effect of vulcanization, present remarkable properties of hyper-elasticity, making their use essential in many industrial sectors and consumer goods. However, in order to obtain sufficient mechanical properties for such applications, fillers, such as carbon black and silica, need to be incorporated in rubber formulations. Even if they are commonly used in the industry, these fillers present some major limitations, especially their high density (> 1,8), leading to heavy materials when incorporated at high rate. The aim of these works is to study a new type of reinforcement, based on polyurethanes synthesized in situ during elastomers processing, in order to decrease their weight. Elastomer/polyurethane blends thus formed were characterized to determine their rheological, mechanical, thermal, thermomechanical properties in addition of their densities. This work has proven our concept as PUs reinforced materials present lower densities compared to a conventional reinforcement while having correct mechanical properties
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Grillard, Fabienne. "Structure et propriétés de fibres composites polymère-nanotubes de carbone obtenues par voie fondu." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14577/document.
Анотація:
Cette thèse rapporte l’étude des propriétés de fibres composites polymère/nanotubes de carbone obtenues par voie fondu. Contrairement aux fibres produites jusqu’à présent par cette technologie, les fibres réalisées dans cette thèse sont conductrices. Les propriétés électriques sont étudiées en fonction de différents paramètres dont la température et les contraintes mécaniques. Par un modèle analytique, il est montré que l’étirement induit par leprocédé entraine une translation relative des nanotubes et une perte de contacts électriques.Ces fibres possèdent aussi des propriétés thermomécaniques originales comme des effets à mémoire de forme et à mémoire de température. Cette dernière est reflétée par un pic de contrainte générée à la température de déformation du matériau. Ces effets ont pu être mis en évidence sur des déformations de type traction et torsion. Même si ces effets sont gouvernés par le polymère, l’introduction des nanotubes apporte des améliorations des propriétésThis thesis reports the study of the properties and structure of carbon nanotube / polymercomposite fibers obtained by melt spinning. By contrast to most fibers produced by thistechnology, the fibers produced in this thesis are electrically conductive. The conductivityproperties are studied as a function of various parameters including temperature andmechanical stress. It is shown that fiber drawing induced by the process leads to a relativetranslation of the nanotubes relative to each other and to a loss of electrical contacts. Ananalytical model accounts for this phenomenon and reproduces the experimental results.Polymer-nanotube fibers exhibit also particularly original thermomechanical properties suchas shape memory effects that are controllable by the programming process. Surprisingly, thefibers have a temperature memory reflected by a peak of the generated stress at thetemperature at which the materials has been programmed. These effects have beendemonstrated for various types of deformations including elongation and torsion. Althoughthese effects are governed by the properties of the polymer, it is shown that the introductionof nanotubes provides significant improvements of the thermomechanical properties
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Crouzeix, Laurent. "Identification de champs de propriétés mécaniques de structures composites à partir de mesures de champs de déplacement." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/455/.
Анотація:
Ce travail traite de l'utilisation de mesures de champs cinématiques pour identifier des champs de propriétés mécaniques anisotropes au sein de structures composites. Des essais multi instrumentés sur tubes réalisés par enroulement filamentaire illustrent les limites d'une modélisation "matériau homogène". Une version par différences finies de la Méthode de l'Ecart à l'éQuilibre est proposée. Des essais de traction sur HexMC(r), supposé isotrope hétérogène, sont traités. Les cartes de contrastes de modules d'Young identifiées, associées au chargement, permettent de caractériser l'hétérogénéité initiale du matériau puis de suivre son endommagement. Un essai biaxial sur composite 2,5D C/C, supposé initialement homogène orthotrope et endommageable, est ensuite étudié. Les contrastes de modules de cisaillement obtenus à divers chargements, associées à une modélisation de l'endommagement anisotrope, mènent à l'identification d'une loi et de cartes d'endommagementThis work deals with the use of full field kinematical measurements to identify fields of anisotropic mechanical properties within composite structures. Multi instrumented tests performed on filament winding pipes illustrate the limits of a homogeneous material modelling. A finite difference approach adapted from the Equilibrium Gap Method is proposed. Tensile tests on HexMC(r), assumed to be isotropic heterogeneous, are treated. Identified maps of Young moduli contrasts enable, with the loading, to characterize the material initial heterogeneity, and its damage. A biaxial test on 2,5D C/C composite, assumed to be initially homogeneous orthotropic and damageable, is then treated. Shear moduli contrasts at various loadings, associated with a modelling of the anisotropic damage, lead to damage law identification and damage maps
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Tamoud, Abderrahman. "Mécanique multi-échelle et multiaxiale des composites souples multicouches : application à l'annulus fibrosus humain." Thesis, Université de Lille (2018-2021), 2021. https://pepite-depot.univ-lille.fr/ToutIDP/EDENGSYS/2021/2021LILUN034.pdf.
Анотація:
L’endommagement dans les tissus souples de l'annulus fibrosus est un phénomène multi-échelle complexe dû à un arrangement structural complexe du réseau de collagène à différentes échelles d'organisation hiérarchique. Une représentation constitutive entièrement tridimensionnelle, considérant la variation régionale de la complexité structurale, n'a pas encore été développée, pour estimer la mécanique multiaxiale de l'annulus jusqu'à la rupture. Dans la présente thèse de doctorat, un modèle, formulé dans le cadre de la mécanique non linéaire des milieux continues, est développé pour prédire l’endommagement et la rupture de l'annulus induits par la déformation sous des histoires de chargements multiaxiaux en considérant comme processus physique dépendant du temps à la fois les effets volumétriques induits chimiquement et l'accumulation de l’endommagement.Dans une première partie, un modèle basé sur la microstructure est proposé pour relier les caractéristiques structurales aux propriétés mécaniques intrinsèques et électrochimiques des tissus souples de l'annulus. Le modèle lamellaire/interlamellaire multicouche est construit en considérant les interactions effectives entre les couches adjacentes et la contrainte volumétrique induite chimiquement. La comparaison modèle/expériences démontre que l'évaluation de la réponse globale dépendante du temps implique de considérer simultanément la contrainte, le changement volumétrique et la caractéristique auxétique en relation avec les caractéristiques structurales.Dans une deuxième partie, le modèle est enrichi en considérant la structure hiérarchique des tissus souples depuis les fibrilles de collagène de taille nanométrique jusqu'aux fibres de collagène orientées de taille microscopique. Le processus stochastique d'événements progressifs d’endommagement, opérant à différentes échelles de la phase solide, est introduit pour la matrice extracellulaire, les fibres microscopiques et le réseau de fibrilles nanométriques. Les effets directionnels sur la réponse mécanique et la rupture de l’annulus sont mis en évidence en relation avec le mode de chargement externe, les caractéristiques de la structure, les événements d'endommagement et l'hydratation.Dans une troisième partie, le modèle est développé en considérant la variation régionale de l'organisation structurale complexe du réseau de collagène à différentes échelles pour prédire l’endommagement multiaxial anisotrope régional du disque intervertébral. Après identification du modèle à l'aide de lamelles simples extraites de différentes régions du disque, le caractère prédictif du modèle est vérifié pour divers modes de chargement élémentaires multiaxiaux représentatifs du mouvement de la colonne vertébrale. Les étirements dans les directions circonférentielle et radiale jusqu'à la rupture ont servi à vérifier les capacités prédictives du modèle pour les différentes régions. Les résultats du modèle sous cisaillement simple, étirement biaxial et compression en déformation plane sont également présentés et discutés.Dans une quatrième partie, un modèle de disque humain complet est construit afin d’examiner la mécanique hétérogène dans le cœur du disque. Les champs d'endommagement au sein du disque sont analysés, sous compression axiale, torsion axiale et chargements combinés, afin d’évaluer les zones où le risque de rupture est le plus élevéThe damage in annulus fibrosus soft tissues is a complex multiscale phenomenon due to a complex structural arrangement of collagen network at different scales of hierarchical organization. A fully three-dimensional constitutive representation that considers the regional variation of the structural complexity to estimate annulus multiaxial mechanics till failure has not yet been developed. In the present PhD dissertation, a model, formulated within the framework of nonlinear continuum mechanics, is developed to predict deformation-induced damage and failure of annulus under multiaxial loading histories considering as time-dependent physical process both chemical-induced volumetric effects and damage accumulation.In a first part, a microstructure-based model is proposed to connect structural features, intrinsic mechanics and electro-chemical properties of annulus soft tissues. The multi-layered lamellar/inter-lamellar annulus model is constructed by considering the effective interactions between adjacent layers and the chemical-induced volumetric strain. The model/experiments comparison demonstrates that the evaluation of the overall time-dependent response involves considering stress, volumetric change and auxetic feature simultaneously in relation to structural features.In a second part, the model is enriched by considering the hierarchical structure of the soft tissue from the nano-sized collagen fibrils to the micro-sized oriented collagen fibers. The stochastic process of progressive damage events operating at different scales of the solid phase is introduced for the extracellular matrix and the network of nano-sized fibrils/micro-sized fibers. The directional effects on annulus mechanics and failure are highlighted in relation to external loading mode, structure features, damage events and hydration.In a third part, the model is further developed by considering the regional variation of the complex structural organization of collagen network at different scales to predict the regional anisotropic multiaxial damage of the intervertebral disc. After model identification using single lamellae extracted from different disc regions, the model predictability is verified for various multiaxial elementary loading modes representative of the spine movement. The stretching along the circumferential and radial directions till failure serves to check the predictive capacities of the annulus model for the different regions. Model results under simple shear, biaxial stretching and plane-strain compression are further presented and discussed.In a fourth part, a full human disc model is constructed using the regional annulus model to examine the heterogeneous mechanics in the disc core. Damage fields in the disc are analyzed under axial compression, axial twist and combined loadings to assess the areas where the risk of failure is the highest
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Bugnicourt, Elodie. "Development of sub-micro structured composites based on an epoxy matrix and pyrogenic silica : mechanical behavior related to the interactions and morphology at multi-scale." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0113/these.pdf.
Анотація:
Epoxy networks are known to present insufficient mechanical properties for certain applications, especially due to their brittleness. This work was aimed at developing novel composites based on an epoxy matrix and pyrogenic silica in order to enhance mechanical properties of epoxys for applications such as coatings, adhesives or structural materials. Pyrogenic silica has been extensively used in order to reinforce rubbers and for rheological modifications, but only few studies deal with the addition of fumed silica into thermosetting polymers. Unlike conventional additives (organic modifiers or micro-fillers), sub-micronic fillers generally allow increasing both the toughness and the stiffness of polymeric materials, trend also checked in this work in case of fumed silica. In this study, the natures of epoxy-amine comonomers generating the matrix, as well as those of silica surface modification were varied in order to design finely the interactions developed in the system (covalent bonding vs. Physical interactions) and investigate the influence of silica on networks both in the rubbery and glassy states at room temperature. One of the main challenges consisted in controlling silica dispersion state thanks to the optimization of the different steps of the processing. The morphology was characterized at multi-scale at various stages of the processing by complementary techniques. A particular attention was paid to the interactions effectively developed at the interface between the filler and the matrix. The mechanical behavior of the materials was investigated using mechanical dynamic analysis, tensile test and fracture measurements. The relationships between the structure and mechanical behavior of epoxy / pyrogenic silica composites were finally discussed in order to understand the reinforcement mechanisms involved. The effect of silica on the thermal behavior and fire resistance of epoxy networks was also characterizedLes réseaux époxys présentent des propriétés insuffisantes pour certaines applications, en particulier à cause de leur fragilité. L'objectif de ce travail était de développer des composites à matrice époxy-amine et charges de silice pyrogénée afin d'améliorer les propriétés mécaniques des époxys pour des utilisations comme revêtements, adhésifs ou matériaux de structure. La silice pyrogénée a été fréquemment employée pour renforcer des élastomères ou dans un but de modification rhéologique, mais peu d'études traitent de l'addition de silice pyrogénée dans des réseaux thermodurcissables. Contrairement aux additifs conventionnels (organiques ou micro-charges), les charges sub-microniques permettent généralement d'augmenter à la fois la rigidité et la ténacité des matériaux polymères, tendance qui a été vérifiée dans ce travail pour la silice pyrogénée. En faisant varier la nature des comonomères époxy-amine et de la modification chimique de la surface de la silice, la nature des interactions développées au sein du système a pu être modulée (liaisons covalentes vs. Interactions physiques) et l'influence de la silice pyrogénée a pu être étudiée à la fois sur des réseaux dans l'état caoutchoutique et vitreux à température ambiante. Un des principaux défis de cette étude était le contrôle de l'état de dispersion de la silice grâce à l'optimisation de chaque étape du procédé. Les morphologies ont été caractérisées à de multiples échelles tout au long de la mise en œuvre par diverses techniques complémentaires. Une attention particulière a été portée aux interactions effectivement développées entre les charges et la matrice. Le comportement mécanique des matériaux a été caractérisé par analyse mécanique dynamique, test de traction et mécanique de la rupture. Les relations entre la structure et le comportement mécanique des composites époxy / silice pyrogénée ont enfin été discutées afin de comprendre les mécanismes de renforcement impliqués. L'effet de la silice a également été investigué sur les propriétés thermiques et la résistance au feu des réseaux époxys
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Peurton, Frédéric. "Nanocomposites à matrice thermoplastique et renforts plaquettaires : relations élaboration-structure-propriétés." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10168/document.
Анотація:
Les nanocomposites à matrice polymère et renforts plaquettaires d'argile ont suscité un large effort de recherches académiques et industrielles. Ces investissements sont à la hauteur des espérances en termes de niveau de propriétés et de multifonctionnalité, par comparaison aux composites traditionnels. Le présent travail se concentre sur l'élément clé que constitue l'étape d' élaboration, en relation avec l'organisation structurale et les propriétés mécaniques. Une première partie s'attache à clarifier, dans le cas d'un nanocomposite à matrice PA6, la relation entre histoire thermomécanique lors de la mise en œuvre et organisation cristalline. Ces éléments sont mis à profit dans l'optimisation des propriétés des films obtenus par extrusion-gonflage. La seconde partie aborde l'élaboration des nanocomposites à matrice polymère biosourcée, l'acide polylactique (PLA), et renforts d'argile non traitée selon un procédé original d'extrusion avec ajout d'eau, en collaboration avec l'Université de Louvain La Neuve (Unité Hauts Polymères). Les films obtenus présentent une dispersion de fins agrégats d' argile intercalés par le PLA (tactoïdes) dont l'impact est particulièrement remarquable sur la réponse mécanique, en particulier en matière de propriétés ultimesNanocomposites based on polymerie matrix and clay reinforcements have created a huge effort from academic and industrial researches. This investments are recompensed by the significant amelioration of several properties in comparison to conventional composites. The present work is devoted to a key parameter which is the elaboration conditions, in relation to structural organizations and mechanical properties. The first part deals with the clarification, in case of Nylon 6 nanocomposites, of the relationship existing between thermo-mechanical history and crystalline organization. Those elements are then used in properties optimization of blown films. The second part of the work tackles the elaboration of nanocomposites with a biodegradable polymerie matrix (Polylactide) and an unmodified clay using an original process of water injection, in collaboration with the university of Louvain La Neuve (High Polymer Unit). The obtained films exhibit a dispersion of fine clay aggregates intercalated by PLA (tactoïdes). The presence of this dispersion gives raise to a remarkable mechanical behavior, especially in term of ultimate properties
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Billon, Kevin. "Composites périodiques fonctionnels pour l'absorption vibroacoustique large bande." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2018/document.
Анотація:
Ces travaux de thèse sont consacrés à l’analyse des phénomènes ondulatoires se produisant dans les structures périodiques : des phénomènes comme les réflexions de Bragg ou les résonances locales qui émergent dans de telles structures permettent de contrôler la propagation des ondes, et ces structures présentent donc des propriétés spécifiques. Dans le premier chapitre, des outils numériques permettant de déterminer les relations de dispersion dans les structures périodiques sont présentées, et notamment la méthode de Floquet-Bloch qui sert de référence dans l’analyse des milieux périodiques. Cette technique consiste à résoudre le problème sur une cellule unitaire avec des conditions limites adaptées, cependant l’introduction d’amortissement dans les cas 2D et 3D n’est pas facile. Elle est mise en œuvre dans le deuxième chapitre pour étudier la propagation des ondes dans un méta matériau comprenant des performations rectangulaires, hiérarchiques et auxétiques (coefficient de poisson négatif). L’influence des paramètres géométriques de la cellule sur la dispersion et les propriétés mécaniques de la structure est investiguée en utilisant une méthode d’homogénéisation. Une validation expérimentale est effectuée sur un réseau en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) en utilisant un vibromètre3d à balayage. Dans le troisième chapitre, une alternative à la méthode de Floquet-Bloch pour étudier la propagation d’ondes dans des milieux dissipatifs est décrite : la méthode intitulée « Shift cell operator ». Elle est basée sur une reformulation du problème aux équations aux dérivés partielles, la périodicité étant incluse dans le comportement global de la structure et des conditions de continuité sur les bords de la cellule sont imposés. Cette stratégie permet de résoudre le problème quelle que soit l’évolution en fréquence de propriétés de la cellule. Des outils de post-traitement des diagrammes de dispersion avec amortissement sont proposés basés notamment sur une analyse de la vitesse de groupe. Dans le dernier chapitre, la démarche est appliquées sur une structure périodique amortie consistant en un guide d’ondes bidirectionnel infini mêlant aluminium et polymère hautement dissipatif. Les résultats obtenus sur une structure finie intégrant une interface composée d’un ensemble distribué de ces cellules unitaires confirment le caractère adaptatif du méta matériau ainsi conçu. Une confrontation de ces résultats à des résultats expérimentaux a permis de confirmer ce comportementThe understanding of wave propagation in periodic structures is proposed in this work. Periodic structures exhibit very specific properties in terms of wave propagation. First, some numerical tools for dispersion analysis of periodic structures are presented. The classical Floquet-Bloch approach is first presented, as a reference. This technique uses proper boundary conditions on the unit cell, but dealing with damping is not easy for 2D or 3D cases. Secondly, a metamaterial with hierarchical, auxetic (negative Poisson ratio) rectangular perforations is presented using the Floquet-Bloch method as a reference. Some numerical eigenvalue tools are used for the dispersion analysis of this structure. A geometric parametric investigation of these rectangular perforations using a numerical asymptotic homogenisation finite element approach is done. The experimental validation is performed with a network based on polymethyl methacrylate (PMMA) using a 3D scanning vibrometer. Third, the Shift cell operator technique is described. It consists in a reformulation of the PDE problem by shifting in terms of wave number the space derivatives appearing in the mechanical behavior operator inside the cell, while imposing continuity boundary conditions on the borders of the domain. Damping effects can be introduced in the system. This strategy make it possible to solve the problem with an arbitrary frequency dependency of the physical properties of the cell. A focus is proposed on tools for the post-processing of dispersion diagrams in damped configurations like group velocity. Finally, an adaptive metamaterial based on the combination of metallic parts with highly dissipative polymeric interface is designed. In order to validate the design and the adaptive character of the metamaterial, results issued from a full 3D model of a finite structure embedding an interface composed by a distributed set of the unit cells are presented. After this step, a comparison between the results obtained using the tunable structure simulation and the experimental results is presented
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Zhang, Xuan. "Contribution à l'étude de l'apport des coutures sur les performances mécaniques des structures composites cousues." Compiègne, 2012. http://www.theses.fr/2012COMP2029.
Анотація:
L'un des principaux problèmes des composites stratifiés est leur faible résistance dans la direction de l'épaisseur. L'introduction de la couture est considérée comme une technologie très prometteuse pour résoudre le problème des composites stratifiés : le délaminage. L'objectif de cette étude est l'analyse expérimentale du comportement mécanique de composites cousus afin d'évaluer l'apport de la couture dans le sens de l'épaisseur. Cette évaluation a été réalisée d'une part sur des plaques 2D renforcées par coutures transverses et d’autre part sur des structures raidies en l. Une des originalités de cette thèse réside clans le faite que tous des travaux ont été réalisés en totale autonomie, allant de la mise en œuvre à la modélisation numérique, à savoir : La réalisation des coutures, l'imprégnation des préformes sèches par le procédé d'infusion, les essais mécaniques multi-instrumentés, les observations microscopiques et la modélisation basée sur un outil numérique développé au sein de notre laboratoire. La caractérisation mécanique 3D des composites non cousus et cousus a montré que les propriétés hors plan, normales, E 3 et z• étaient respectivement améliorées de 200% et au-delà de 50 % pour z-. Paradoxalement, les propriétés de cisaillement hors plan relevées (élasticité et rupture) n'ont pas présenté de différences significatives entre matériaux cousus et non cousus. A signaler aussi que la détermination des modules de cisaillement hors plan G 13 et G23, déjà difficile a atteindre pour les stratifiés classiques 2D, a été abordée, pour les matériaux cousus, à travers des essais de flexion 3 point sous appuis rapprochés où la mesure des champs de déformation a été réalisées grâce à la CIN (Corrélation d'Image Numérique). Cette campagne de caractérisation mécanique 3D a aussi confirmé le constat que l'amélioration des propriétés hors plan s'accompagnait d'une dégradation des propriétés 2D. De façon globale, nous avons constaté une chute des propriétés planes d'environ 20 %, des matériaux cousus par rapport aux non cousus. Ces chutes de propriétés sont attribuées aux dommages engendrés lors de la phase de mise en œuvre : passage de l'aiguille qui écarte et endommage les torons des plis de base avec formation de zones riches en résine. Les structures raidies, non-cousues et cousues, ont été caractérisées en flexion 4 points, en compression et en tension. Les résultats montrent que clans le cas d'une sollicitation en tension, les coutures apportent un etfet rigidificateur, limitant les délaminages entre la structure primaire et le raidisseur. Les performances ultimes se trouvent améliorées de 20%. Dans le cas de la configuration en compression, l'apport des coutures permet d'éviter ces délaminages et ainsi repousser de manière considérable la ruine de la structure. L'augmentation des performances dépasse les 50%. Les structures raidies ont été modélisées à travers un code de calcul développé par Hocine KEBIR, membre de notre laboratoire RobervaL L'originalité de ce code réside dans la gestion du maillage des coutures, clans le sens où il permet de gérer automatiquement la coïncidence des nœuds entre la structure composite primaire et les coutures. Ces dernières sont modélisées soit par des éléments de barres, soit par des éléments de poutres. Cette modélisation numérique a présenté des résultats en très bonne concordance avec l'expérimentation tant d'un point de vue macroscopique que localOne of the main problems of composites laminates is their low resistance in the thickness direction. The introduction of the stitch is considered as a promising technology to solve this problem : delamination. The objective of this study is the experimental analysis of the mechanical behavior of stitched composite to evaluate the contribution of the stitch in the thickness direction. This evaluation was carried out on one hand 2D plates reinforced by transverse stitch and on the other hand on "I" stiffened structures. A unique aspect of this thesis is that all the work has been done in full autonomy, ranging from the manufacture to the numerical modeling, namely the realization of the stitch, the impregnation of dry performs by the infusion method, mechanical testing multi-instrumented with microscopic observations and modeling based on a numerical tool developed in our laboratory. The 3D mechanical characterization of unstitched and stitched composites showed that the out of plan properties, and z• were respectively improved by 200% and beyond 50% for Z-. Paradoxically, the out of plane shear properties (elasticity and fracture) showed no significant differences between stitched and unstitched materials. It should be noted that the determination of out of plane shear modules G 13 and G23, already difficult to achieve in traditional 2D laminates, which has been discussed for the stitched materials through three points bending tests, the measure of deformation fields was performed with DIC (Digital Image Correlation). The 3D mechanical characterization campaign also confirmed the fact that the improvement of the out of plan properties is accompanied by a degradation of 2D properties. Overall, we have found a decline in 2D properties of the stitched composites by about 20%, compared with the unstitched composites. These falls in properties are attributed to the damages caused during the manufacturing phase: the passage of the needle separated and damaged the strands of laminate, forming resin rich areas. The stiffened structures, unstitched and stitched, were characterized by 4-point bending, compression and tension. The results showed that in the case of a tension solicitation, stitches bring a stiffening effect, limiting the delamination between the primary structure and the stiffener. The ultimate performances are improved by 20%. In the case of the compression configuration, the contribution of these stitches prevents delamination and thus repelling significantly the ruins the structure. The performance increase more than 50%. The stiffened structures were modeled through a calculation code developed by Hocine KEBIR, who is a member of our laboratory Roberval. The originality of this code lies in managing the mesh of stitches, in the sense that it can automatically manage the coincidence between the nodes of primary structure and stitches. These are modeled either by rod elements, or by bearn elements. The numerical modeling results showed very good agreement with experiment in a macroscopic point of view as well as local
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Chomat, Dimitri. "Élaboration et mise en forme de composites micro-fibrillaires par fibrillation in-situ : optimisation de la microstructure et des propriétés mécaniques résultantes." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10127.
Анотація:
L'élaboration de composites micro-fibrillaires a été réalisée par fibrillation in-situ à partir de couples de polymères immiscibles. Dans un premier temps, un mélange polypropylène / polyamide 6 (PP/PA6) a été utilisé comme référence pour la mise au point du procédé d'extrusion - étirage en continu. En faisant varier les paramètres rhéologiques, il est apparu que la fibrillation est soumise aux conditions d'un rapport de viscosité inférieur à 4 et d'un rapport d'élasticité inférieur à 1 durant le mélangeage. Des expériences portant sur la température de mise en forme des composites micro-fibrillaires par injection ont montré que la préservation de la morphologie nécessite une température inférieure à la température de fusion de la phase dispersée. Dans un deuxième temps, ces travaux ont porté sur l'incorporation de nanocharges d'argile dans un but de compatibilisation du mélange PP/PA6. Différentes voies d'ajout de la montmorillonite modifiée ont été testées. Parmi celles-ci, il a été vu que la pré-dispersion de la nanocharge dans la matrice PP aboutit à une migration des feuillets d'argile du PP vers l'interface PP/PA6 lors du procedé de fibrillation in-situ. Un affinement des fibrilles a été constaté à cette occasion, entraînant une amélioration de la résistance au choc. Enfin, une dernière partie a été consacrée au développement d'un composite micro-fibrillaire bio-sourcé acide polylactique / polyamide 11 sur la base des résultats précédemment acquis. Bien qu'une morphologie partiellement fibrillaire ait été formée lors de l'étirage, la mise en forme du composite par injection a entraîné la destruction des fibrilles par échauffement et relaxationElaboration of microfibrillar composites based on immiscible polymer blends was performed by means of in-situ fibrillation. First, a polypropylene / polyamide 6 blend (PP/PA6) was used as a reference in order to develop an extrusion - drawing process. Upon variation of rheological parameters, it appeared that fibrillation requests a viscosity ratio less than 4 and an elastic ratio less than 1. Experiences about influence of processing temperature demonstrated that the injection step must be proceed at a temperature lower than the melting temperature of the dispersed phase in order to preserve the morphology. In a second part, this study dealt with the incorporation of organically modified montmorillonite with the aim of compatibilizing PP/PA6 blends. Several ways of nanoclay addition have been tested. Among them, nanoclay pre-dispersion in the PP matrix lead to the migration of clay platelets from PP to PP/PA6 interface during the in-situ fibrillation process. Hence, fibrils refinement was observed, inducing an improvement of impact resistance. Finally, one last part was dedicated to the development of a poly(lactic acid) / polyamide 11 bio-based micro-fibrillar composite. Whereas a partially fibrillar morphology was formed upon drawing, injection of the composite involved fibrils destruction due to overheating and subsequent relaxation
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Ferreira, Manuela. "Etude des fibres et câbles haute performance en poly(p-phénylène -co-3,4' -oxydiphénylène téréphtalamide) (Technora) : relation structure-comportement mécanique et recherche de critères de dépose des câbles." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-212.pdf.
Анотація:
Les fibres de polyaramide polyether telles que les fibres de technora, étudiées dans ce travail, sont des fibres dérivant des polyamides aromatiques comme le kevlar. Ces fibres polyaramides sont utilisées dans de nombreux articles tels que les câbles, les vêtements de protection, à cause de leurs propriétés physico-chimiques et thermo-mecaniques remarquables. Les performances de ces fibres (résistance mécanique élevée a la traction, haut module d'élasticité, faible fluage, insensibilité à la corrosion. . . ) Incitent à les utiliser dans les câbles à la place des fibres d'acier, mais pour développer les applications, il faut disposer d'un moyen de contrôle non destructif de la résistance. A la différence du comportement purement élastique des fibres telles que le verre et le carbone. . . , la courbe de traction de la fibre de technora présente deux pentes, la seconde étant supérieure a la première. Ceci est dû à un durcissement de la fibre qui peut être explique par une morphologie analogue à celle de la fibre de kevlar, celle-ci est constituée de cristallites dont l'axe fait un certain angle avec celui de la fibre. Ces cristallites vont s'orienter parallèlement a l'axe de la fibre lors de la traction, la fibre présentera alors une structure plus ordonnée d'où une augmentation du module. Nos études de fatigue en flexion et nos essais destructifs en traction ont pu mettre en évidence une variation linéaire du module d'élasticité avec la résistance résiduelle lors de l'usure des câbles. Or la vitesse de propagation longitudinale d'une onde acoustique est proportionnelle à la racine carrée du module, et cette vitesse peut être déterminée à l'aide de capteurs piézo-électriques. Nous avons montré que le module obtenu par cette méthode a le même comportement en fatigue que celui obtenu à partir des essais de traction. Ce mode de contrôle peut être applique aux câbles de technora.
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Cochereau, Thibaud. "Structure et Mécanique du pli vocal humain : caractérisation et modélisation multi-échelles." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI018/document.
Анотація:
Le pli vocal humain possède des propriétés vibratoires exceptionnelles. Il est capable de supporter de grandes déformations, pour différent type de chargement, de manière répétée et réversible. Ces propriétés vibro-mécaniques particulières sont étroitement liées à sa microstructure: une structure multi-couches complexe fortement hétérogène composées de réseaux de fibres protéique. Cependant, il est encore aujourd'hui difficile de décrire précisément l'implication des spécificités microstructurales du pli dans son comportement biomécanique.Afin de préciser ce lien et d'aller vers une meilleure compréhension du comportement du tissu vocal, cette étude se propose d'aborder la problématique sous trois approches complémentaires, mélant caractérisation microstructurale, caractérisation mécanique et modélisation numérique. Dans un premier temps, la microstructure du pli a été étudiée emph{ex vivo} à l'aide d'une technique originale basée sur la tomographie à rayon X. L'usage de tomographie synchrotron par contraste de phase a permis de révéler la structure du tissu à différentes échelles. En particulier, des clichés 3D à forte résolution de la structure fibreuse des couches supérieures et musculaires du tissu ont pu être acquis. Ces clichés ont donné lieu à une analyse 3D quantitative de l'arrangement fibreux, permettant la détermination de descripteur d'orientation et de géométrie 3D des fibres.Dans un second temps, le comportement mécanique du tissu sous différentes conditions de chargement a été étudié. Un protocole a été proposé, afin de caractériser un même échantillon en traction, en compression et en cisaillement. Ces essais ont permis de compléter les connaissances existantes sur la biomécanique de pli, et constitue des données de références importantes pour la construction et la validation de modèle numérique.A partir des données acquises expérimentalement, un modèle micro mécanique a été développé. Ce modèle a la spécificité de prendre en compte l'arrangement 3D du tissu à travers une représentation idéalisée mais pertinente de sa microstructure fibreuse. Les réponses macroscopiques prédites pour différents chargements ont pu être comparées à l'expérience pour validation. A l'échelle microscopique, la cinématique des fibres au cours du chargement a pu être simulée. Les micromécanismes ayant lieu au cours de la déformation du réseau fibreux ont ainsi pu être identifiés, ouvrant de nouvelles perspectives dans la compréhension des propriétés multi-échelles du tissuThe human vocal fold owns exceptional vibratory properties. It is capable of withstanding large deformations, for different types of loading, in a repeated and reversible manner. These particular vibro-mechanical properties are closely linked to its microstructure: a multi-layer complex structure composed of highly heterogeneous protein fibre networks. However, it is still difficult today to describe precisely the implication of the microstructural specificities of the fold in its biomechanical behaviour.In order to clarify this link and to move towards a better understanding of the behaviour of the vocal tissue, this study proposes to approach the problem under three complementary approaches, combining microstructural characterization, mechanical characterization and numerical modelling. First, the microstructure of the fold was studied emph{ex vivo} using an original technique based on X-ray tomography. The use of synchrotron tomography in phase retrieval mode has revealed the structure of the tissue at different scales. In particular, high-resolution 3D images of the fibrous structure of the upper and muscular layers of the tissue were acquired. These images gave rise to a quantitative 3D analysis of the fibrous arrangement, allowing the determination of descriptors of orientation and 3D geometry of the fibers.In a second step, the mechanical behaviour of the fabric under different loading conditions was studied. A protocol has been proposed to characterize the same sample in tension, compression and shear. These tests have complemented existing knowledge on fold biomechanics, and constitute important reference data for the construction and validation of digital models.Finally, based on the data acquired experimentally, a micro-mechanical model was developed. This model has the specificity to take into account the 3D arrangement of the tissue through an idealized but relevant representation of its fibrous microstructure. The macroscopic responses predicted for different loading conditionds could be compared to the experiment for validation. At the microscopic scale, the kinematics of the fibres during the loading could be simulated. The micromechanisms that occur during the deformation of the fibrous network could thus be identified, opening new perspectives in the understanding of the multi-scale properties of the tissue
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Schmitt, Hélène. "Développement de bio-nanocomposites à structure maîtrisée d’intérêt biomédical." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10192.
Анотація:
L’étude réalisée concerne l’élaboration et la fabrication de matériaux nanocomposites à structure maîtrisée d’intérêt biomédical à base d’amidon plastifié renforcé par des nanocharges d’halloysites. Initialement, l’effet du vieillissement et des plastifiants sur les modifications structurales des amidons plastifiés traités par extrusion ont fait l’objet d’une étude complète. Le meilleur choix de plastifiant se trouve être un plastifiant contenant des groupes amides qui permet d’améliorer la stabilité structurale de l’amidon plastifié. Cette stabilité n’est par ailleurs pas affectée par l’incorporation des nanocharges. L’addition de nanocharges s’avère en revanche efficace en termes de renforcement mécanique et thermique des bio-nanocomposites. La structure tubulaire des nanocharges choisie permet par ailleurs de piéger temporairement un principe actif dans le matériau. Ainsi protégée par la matrice d’amidon durant les phases d’élaboration et de digestion, l’efficacité de ce système de délivrance de médicament pour des sites enflammés spécifiques (côlon et intestin) a été améliorée. Enfin, les nanocharges dans la matrice d’amidon plastifié jouent un rôle de nucléant cellulaire pour l’expansion et de stabilisation de la morphologie cellulaire par blocage de la coalescence des cellules. Les matériaux élaborés sont potentiellement adaptés à la fabrication de ciments ou substituts osseux alliant résistance mécanique et morphologie maîtriséeThis study concerns the development and manufacture of nanocomposite materials having a controlled structure of biomedical interest based on plasticized starch reinforcement by halloysites nanocharges. Initially, effect of storage time and plasticizers on the structural variations of melt processed thermoplastic starch has been comprehensive investigated. The best choice of plasticizer is found to be plasticizer having amino groups, which improves the structural stability of plasticized starch. This stability is not affected by the incorporation of halloysite nanotubes. Addition of nanofillers effectively improves the thermal and mechanical properties of the resulting bio-nanocomposites. The tubular structure of nanocharges chosen in this study allows to temporarily trap an active ingredient in the material. So protected by the starch matrix during the development and digestion phases, the efficiency of the colon and intestinal specific inflamed drug delivery systems has been improved. Finally, the nanofillers in the thermoplastic starch matrix act a cell nucleating agent for the expansion and stabilization of cell morphology by blocking the coalescence of cells. The developed materials are potentially suitable for the manufacture of bone cement or bone substitute combining mechanical strength and controlled porous morphology
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Thuault, Anthony. "Approche multi-échelle de la structure et du comportement mécanique d'une fibre de lin." Caen, 2011. http://www.theses.fr/2011CAEN2055.
Анотація:
Ce travail de recherche porte sur la compréhension de la structure de la fibre de lin aux différentes échelles et sur l'étude de son comportement mécanique. En effet, dans le contexte de développement durable, le recours aux ressources végétales s'étend à de nombreux domaines d'applications industrielles dont celui des éco-composites structuraux. Dans un premier temps, sept variétés de fibres de lin sont comparées en terme morphologique (diamètre), de biocomposition et de propriétés mécaniques. Ensuite, l'étude structurale de la fibre de lin a porté sur les parois constitutives (nombre, épaisseur) et l'orientation des microfibrilles dans ces parois. L'analyse des courbes de contrainte-déformation obtenues par traction uniaxiale a permis d'évaluer les contributions élastique, viscoélastique et "plastique" au comportement globale de la fibre. L'orthotropie de son comportement mécanique a été mise en évidence par des essais de nanoindentation. Ces différentes données ont alors été utilisées pour identifier les paramètres majeurs qui gouvernent le comportement mécanique de la fibre de lin. Ainsi, des simulations du comportement mécanique de la fibre ont été entreprises dans le but de proposer une description phénoménologiqueThis PhD thesis deals with the understanding of the flax fibres structure at different scales and the studying of its mechanical behaviour. Indeed, in the context of sustainable development, using plant resources covers several fields of industrial applications including structural eco-composites. At first, seven varieties of flax fibres were compared in terms of morphology (diameter), biochemical composition and mechanical properties. Then, the structural study of the flax fibre dealt with the cell wall layers (number, thickness) and the microfibrils orientation in these layers. The analysis of the stress-strain curves obtained by uniaxial tensile test was used to estimate the elastic, viscoelastic and "plastic" contributions to the global behaviour of the fibre. The orthotropy of its mechanical behaviour has been demonstrated by nanoindentation testing. Finally, these data were used to identify the principal parameters that define the mechanical behaviour of the flax fibre. Thus, simulations of the mechanical behaviour of the fibre have been initiated to propose a phenomenological description
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Tadlaoui, Samir. "Influence de l'état de la réticulation de la matrice thermodurcissable (soc) sur les propriétés mécaniques des matériaux composites obtenus : expérimentation et modélisation." Saint-Etienne, 1994. http://www.theses.fr/1994STET4009.
Анотація:
Afin d'étudier l'influence de l'état de la réticulation des matrices thermodurcissables (soc) sur les propriétés mécaniques des composites, nous nous sommes appuyés sur la méthode couplant l'expérimentation et la modélisation (analyse numérique et informatique). Après avoir validé les modèles en comparant les résultats calculés à ceux des expériences réalisées au laboratoire, nous avons préparé des pièces de composite dans des conditions opératoires différentes, donc à des soc différents. Une évolution de la réticulation de la résine en contact avec l'air a été montrée. Nous avons étudié le rôle de l'épaisseur du composite pendant le processus global de la réaction. Plus l'épaisseur de l'échantillon est grande, plus le soc évolue pendant la phase de post-cuisson. Les propriétés mécaniques pour des composites préparés à différents soc ont été étudiées : nous avons comparé la dureté superficielle à celle du cur du matériau : la valeur de cette dernière est plus grande. La dureté est largement dépendante des conditions de préparation du composite, c'est-à-dire de la température et de la durée du chauffage et du refroidissement, ainsi que du mode de refroidissement. L'étude des propriétés mécaniques en dynamique a été réalisée dans le viscoanalyseur en programmation de température, à fréquence constante ou variable. Nous avons choisi le mode de traction-compression. Cette étude s'est avérée intéressante puisque le matériau est viscoélastique. Nous avons pu déterminer l'influence de plusieurs paramètres sur le comportement du matériau (fréquence de vibration et température) ; qui dépend des propriétés mécaniques suivantes : le module de Young élastique e' et l'amortissement tg d. Nous avons déterminé la transition vitreuse du matériau tg. Une corrélation entre le soc et le module e' a été mise en évidence
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Knapp, Thomas Alarich. "Étude structurale d'un avion de voyage, de formule canard, en matériaux composites." Toulouse, ENSAE, 1990. http://www.theses.fr/1990ESAE0008.
Анотація:
L'étude de marché justifie l'opportunité d'un avion de tourisme quadriplace, ayant une vitesse de croisière supérieure à 400km/h et une consommation d'essence inférieure à 55l/h (~13l/100km). La présente étude montre que la formule canard, combinée avec un moteur Porsche, permet d'atteindre ces objectifs. Le problème du centrage et celui du logement du train d'atterrissage ont été résolus en dotant la voilure d'une flèche importante. Les problèmes structuraux posés par l'existence de moments de torsion élevés ont pu être résolus en faisant appel à des éléments de caisson et à des matériaux composites.
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Paradis, François. "Analyse du comportement structural d'un composite mince en béton. : nalyse du comportement structural du canoë de béton." Thesis, Université Laval, 2004. http://www.theses.ulaval.ca/2004/21701/21701.pdf.
Анотація:
Ce mémoire porte sur l’analyse du canoë de béton de l’Université Laval, Apogée 2002. L’objectif principal est de comprendre le comportement du canoë sous les divers cas de chargement auxquels il est soumis. Un deuxième objectif est de déterminer des critères de conception pour ce type de structure. Ces critères et la compréhension du comportement serviront de base à la conception des prochains canoës. Ces objectifs sont atteints par un apport combiné de la modélisation et de l’expérimentation.
Ce travail discute d’abord de la conception des mélanges de béton utilisés pour la construction du canoë de béton Apogée 2002. La caractérisation des propriétés physiques et mécaniques des composites qui ont servi à la construction de la structure est ensuite présentée. Puis, l’analyse du comportement structural du canoë et de ses sous-structures est réalisée à l’aide d’une analyse par éléments finis. Enfin, des essais in-situ sur le canoë sont effectués et les résultats sont comparés à ceux prédits par le modèle numérique. Les essais expérimentaux comprennent des essais statiques et dynamiques. Les essais dynamiques permettent de déterminer l’amplification des déformations causées par les coups de rame et les virages. Les critères de conception sont déterminés et présentés en fonction des résultats des analyses par éléments finis et finalement des essais expérimentaux.This thesis presents bares the analyses of Laval University’s Apogee 2002 concrete canoe. The predominant objective is to investigate and understand the canoe’s reaction under various loading patterns. A second objective is to elaborate design criteria for these types of structures. These criteria and comprehension of the structural behavior will be used for the upcoming canoes. These objectives are achieved coalescing experimentation and modeling. The present work begins with the elaboration of the concrete design used for Apogee’s construction. The characterization of the physical and mechanical properties of the composites used in the structure follows. Additionally, the sub-structures of the canoe and the entire canoe’s structural reaction analyses are predicted fulfilled using a finite element software. Finally, in-situ tests are performed on the canoe and the results compared to that obtained with the numerical model. The experimentation comprised both static and dynamic tests. Dynamic testing is used to determine the strain amplification due to paddling and turning. The design criteria are determined and presented according to the results obtained from the finite element software followed by experimentation.
Inscrit au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures
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Magno, Massimo. "Modèle mécanique du comportement de structures souples aux échelles mésoscopique et macroscopique : application aux matériaux fibreux." Mulhouse, 1999. http://www.theses.fr/1999MULH0554.
Анотація:
Les mesures des coefficients de Poisson dans les tissus font apparaître des valeurs différentes à celles du domaine classique [0;0. 5]. Ce comportement hors normes est dû aux interactions mutuelles des trames et des chaînes : la désondulation d'une trame s'accompagne d'une augmentation d'ondulation de la chaîne qui lui est perpendiculaire. Une analyse micromécanique du tissu conduit à l'établissement d'un modèle micropolaire continu à partir d'une matrice discrète de poutres. Dans ces modèles, les ondulations des trames sont représentées par une microrotation fournissant un degré de liberté de rotation supplémentaire dans le champ de déplacement. Si l'on considère des contraintes ainsi que des rotations importantes, les lois constitutives du modèle peuvent décrire la courbe de traction unidirectionnelle observée sur un tissu. La première partie concerne la modélisation des poutres ondulées dans le plan ainsi que des plaques à travers le lemma de la Stroboscopy ; on y effectue le passage d'un modèle mécanique discret à une limite continue. L'un des phénomènes étudiés est celui du flambement des poutres, en particulier lorsqu'elles sont ondulées. La deuxième partie concerne l'étude des structures textiles à l'échelle mésoscopique et successivement dans des contextes de petites et grandes transformations macroscopiques. Pour la modélisation à l'échelle mésoscopique on considère un modèle dissipatif du tissu ; La cinématique micropolaire non-linéaire et les transformations correspondantes sont abordées par la suite. Dans le domaine macroscopique, on propose la coque micropolaire comme modèle généralisé des structures tissées. Les concept de coques faiblement ou fortement courbées sont élaborés pour décrire le comportement du tissu. Un modèle est obtenu pour du tissu de faible épaisseur.
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Speisser, Evelyne. "Étude sur les propriétés physico-mécaniques des tiges d'armature composites à base de fibres pour les structures en béton." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1995. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/mq21831.pdf.
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Speisser, Evelyne. "Étude sur les propriétés physico-mécaniques des tiges d'armature composites à base de fibres pour les structures en béton." Mémoire, Université de Sherbrooke, 1994. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1002.
Анотація:
Durant ces deux dernières décennies, la détérioration des structures en béton armé a pris une ampleur sans précédent. Ces détériorations sont reliées à la corrosion de l'armature en acier. Ainsi, plusieurs procédés et techniques de construction et de réparation ont été développés, pour la protection des armatures, contre la corrosion. Une solution aux problèmes de corrosion est de remplacer l'acier par des armatures qui ne corrodent pas : les matériaux composites à base de fibres. Nous avons étudié les matériaux composites plastiques renforces par des fibres (PRF). Nous nous sommes attachés à examiner un seul type de matériaux composites PRF : une tige d'armature constituée de fibres de verre E et de résine polyester. La réalisation de ces essais a permis de conclure que: (1) la résistance a la traction des tiges à base de fibres ne sera aucunement affectée dans les conditions pratiques. Par ailleurs, les tiges immergées dans une solution chimique et soumise a des charges de traction maintenues (corrosion sous contrainte), ont montré une très bonne performance en terme de durabilité ; (2) Les cycles de gel-dégel n'influent pas sur les résistances en traction des tiges, ni sur leur résistance à l'adhérence avec le béton ; (3) Les pertes de charge par relaxation des contraintes sont faibles ; (4) Les coefficients d'expansion thermique de la tige ne varient pas dans l'étendue de température de -30 à +50°C ; (5) Les tiges ont enduré moins de cycles de fatigue que les barres en acier, mais la perte de charges par fatigue est faible, comparativement à celle de l'acier.
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Tarsha, Kurdi Kheir Eddine. "Contraintes résiduelles de cuisson dans les stratifiés composites à finalité aéronautique : intégration du procédé de mise en oeuvre et étude de leur influence sur les caractéristiques mécaniques." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30061.
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Martin, Clélia. "Films multicouches à base de nanocristaux de cellulose : relation entre structure et propriétés mécaniques et/ou optiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAS021/document.
Анотація:
Les nanocristaux de cellulose (NCC) sont des nanoparticules biosourcées en forme de bâtonnets produites par l’hydrolyse à l’acide sulfurique de fibres de cellulose. Les nombreux avantages des NCC (excellentes propriétés mécaniques, faible densité, grande surface spécifique, non toxicité, source abondante et renouvelable) en font des briques élémentaires particulièrement attractives pour l’élaboration de nanocomposites biosourcés et expliquent l’intérêt croissant des mondes industriels et académiques pour ces nanoparticules. Au cours des dix dernières années, les NCC ont été associés à différents types de polymère pour former, grâce à la méthode d’assemblage couche par couche, des films minces aux architectures modulables. Dans ce travail, nous avons exploré trois axes de recherche innovants dans le domaine des films multicouches à base de NCC. Dans un premier temps, les chaînes de polymère ont été remplacées par des nanoparticules inorganiques de forme hexagonale chargée positivement, les nanoplaquettes de gibbsite (GN), pour former des films minces hybrides entièrement constitués de nanoparticules. Nous avons montré que l’architecture des films (NCC/GN) pouvait être modulée sur une large gamme en ajustant les paramètres physico-chimiques comme le facteur de forme, la force ionique de la suspension de NCC ou le protocole de séchage. La caractérisation fine de la structure interne des films a été déterminée par l’utilisation de deux techniques de surface complémentaires, la microscopie à force atomique (AFM) et la réflectivité des neutrons (RN). Nous avons pu prouver que l’architecture interne des films était le résultat de différentes forces d’interaction dont la portée dépend des paramètres physico-chimiques utilisés. Dans un second temps, la résistance à l’humidité de films entièrement biosourcés a été étudiée en comparant des films dans lesquels les NCC étaient associés soit à des chaines de xyloglucane (XG) natives soit à des chaines de XG oxydées. Les résultats d’AFM et de RN révèlent que les cinétiques d’absorption d’eau et l’hydratation des films dépendent fortement de la possibilité de créer des liaisons hémiacétales intra- et intercouches générant ainsi un réseau covalent. Le troisième axe de recherche concerne la production de surfaces macroscopiques au sein desquelles les NCC seraient orientés dans des directions privilégiées pour élaborer des nanocomposites anisotropes. Un alignement prononcé a été obtenu par l’utilisation d’un flux laminaire de cisaillement.L’ajustement des paramètres structuraux confère aux films multicouches des propriétés physiques macroscopiques spécifiques. Les propriétés mécaniques des films ont donc été déterminées en utilisant la technique SIEBIMM (strain induced elastic buckling instability for mechanical measurements) et ont été reliées aux paramètres structuraux. Ces nanocomposites aux architectures et propriétés modulables pourraient permettre la conception de films minces ou de revêtements intéressants pour des domaines tels que les membranes de séparation ou les supports flexibles pour l’électroniqueCNCs are biobased nanorods that are attracting increasing attention from both the academic and industrial communities due to their numerous properties such as renewability, high specific surface area, excellent mechanical properties, light weight, or non-toxicity. CNCs are thus considered as highly promising blocks for the production of high performance biobased composites. In the last ten years, negatively charged CNCs have been associated with natural or synthetic polycations or neutral biopolymers within multilayered films built by the layer-by-layer assembly technique. In the present study, we have investigated three new research axes in the CNC-based multilayers field. In a first part, polymer chains have been replaced by positively charged inorganic Gibbsite nanoplatelets (GN) to form innovative hybrid nanoparticules-based thin films. We have shown that the architecture of (CNC/GN) films can be tuned over a wide range by adjusting the physico-chemical parameters such as the aspect ratio of the CNC, the ionic strength, or the drying protocol. The detailed internal structure of the multilayered films has been elucidated by the complementary use of AFM and neutron reflectivity (NR) and was attributed to a combination of different interaction forces. In a second part, the resistance to humidity of purely biobased films was investigated by comparing films where CNCs are associated either with neutral xyloglucan chains or with oxidized ones. AFM and NR reveal that the kinetics of water intake and hydration strongly depends on the possibility to form inter- and intra-layer hemiacetal bonds forming a covalent network. The third axis concerns the production of uniformly oriented macroscopic surfaces of CNCs to build anisotropic multilayered nanocomposites. Enhanced alignment was achieved by the use of laminar shear flow.The fine tuning of the structural features of all the multilayered systems studied gives rise to specific macroscopic physical properties. The mechanical properties of films of various architectures (Young’s modulus) have thus been measured using the strain induced elastic buckling instability for mechanical measurements (SIEBIMM) technique and tentatively related to the film’s structure. The tunable properties of such multilayered systems pave the way to the design of thin films and coatings for separation membranes or supports for flexible electronics
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Amara, Dehman. "Assemblage structural collé alumine-acier 304L : propriétés superficielles des substrats et adhérence." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT005G.
Анотація:
On évalue l'adhérence d'un assemblage céramique (alumine)/métal (acier inoxydable 304L) collé à l'aide d'un adhésif structural époxyde (Araldite AV119). La résistance de l'assemblage collé est mesurée par des tests de rupture : tests de cisaillement et d'arrachement. Pour améliorer l'adhésion de la colle sur les substrats metallique et en céramique, Différents traitements de surface (mécanique, chimique et thermique) sont mis en oeuvre. La caractérisation topographique et physico-chimique des surfaces collées est effectuée par différents moyens: rugosimetrie tridimensionnelle, test de la goutte sessile pour la mesure de l'énergie libre de surface, ESCA pour l'analyse chimique des éléments de surface et la microscopie électronique à balayage. Selon le traitement de surface utilisé. On examine l'influence des différents paramètres de surface tels que les coefficiants de rugosité et la morphologie de surface, L'énergie superficilelle et la nature chimique de la surface sur l'adhérence de l'assemblage. Ainsi, on développe des relations entre les paramètres de rugosité et la contrainte à la rupture de l'assemblage lorsque les surfaces présentent une même morphologie. Celle-ci^participe fortement dans les phénomènes de mouillage de la surface par l'adhésif et dans la rupture (dans le cas du cisaillement) des liaisons interfaciales adhésif/substrats. La caractérisation mécanique des deux interfaces révèle que la liaison adhésif-métal est la plus faible, La rupture de l'assemblage colle céramique/métal se produit alors à travers celle-ci.
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Lainé, Cyril. "Contribution à la modélisation du comportement mécanique de structures sandwichs 3D par homogénéisation périodique." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10013.
Анотація:
Les sandwichs composites 3D présentent de meilleures caractéristiques mécaniques que les sandwichs traditionnels, en particulier dans la direction de l'épaisseur. Les structures étudiées dans ce travail sont des sandwichs renforcés via la technologie d’aiguilletage transverse Napco®. Dans un premier temps, une analyse expérimentale complète est réalisée (fabrication des renforts, mise en oeuvre du composite, essais mécaniques de caractérisation, mesure des paramètres géométriques et matériels), permettant une meilleure connaissance et compréhension de l'architecture de ces structures et de leur comportement mécanique. Par la suite, on s'intéresse à la détermination des modules élastiques effectifs des sandwichs, par l'utilisation de différentes méthodes d'homogénéisation (périodique), analytiques et numériques, afin de pouvoir construire un modèle macroscopique équivalent de type plaque. Une attention particulière est portée au comportement hors plan, à savoir au flambement des renforts lors de la compression dans l'épaisseur et à l'importance de la prise en compte des effets du cisaillement transverse. Des modèles analytiques sont développés en 2D et un programme en langage PythonPM (sur Abaqus) permet d'automatiser la modélisation et le post-traitement des résultats lors des calculs numériques par éléments finis. Les résultats obtenus sont validés, soit par des calculs numériques de structures, soit par comparaison à des valeurs expérimentales, pour différents panneaux avec des densités de renforts variées3D composite sandwichs have superior mechanical characteristics compared to usual composite sandwichs, in particular in the through-thickness direction. The structures studied in this work are 3D reinforced sandwichs using the Napco® technology which is based on transverse needling. In a first step, a complete experimental study is realized (creation of the through-thickness reinforcements, composite manufacturing by infusion process, experimental tests, measurement of geometric and material parameters) lead to better understanding of the sandwich architecture and their mechanical behaviour. In a second step, an interest is carried on the determination of the effective mechanical properties of this structures, using different homogenization techniques (periodic), analytical and numerical, in order to assess an equivalent plate model. An interest is devoted to the out-of-plane behaviour such as buckling of the reinforcements during compressive loading in the thickness direction and the importance to take into account the effects of transverse shear. Analytical models have been developed in 2D and a PythonPM program (using Abaqus software) have been created, allowing a fully parameterized modelling and mechanical analysis. The results are finally validated, using numerical computations on 3D heterogeneous structures or by experimental results, for several sandwichs considering different density of reinforcements
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Pouderoux, Patrick. "Codéposition électrolytique par courant pulsé d'alliages nickel-phosphore et fer-chrome-nickel." Toulouse 3, 1991. http://www.theses.fr/1991TOU30245.
Анотація:
Les conditions de syntheses electrochimiques d'alliages nickel-phosphore et fer-chrome-nickel, ont ete etudiees dans le but de diversifier les applications d'un nouveau materiau composite constitue de spheres creuses obtenues par electroformage. La technique d'elaboration par courant pulse permet de maitriser les mecanismes reactionnels de codeposition des alliages nickel-phosphore. Les conditions de cinetique et de thermodynamiques electrochimiques induites par les systemes d'impulsions conduisent a l'obtention d'alliages metal-metalloide de composition chimique et de morphologie controlees. La microstructure et les proprietes mecaniques dependent essentiellement de la composition chimique. L'enthalpie de cristallisation et la contraction liee au passage d'une structure amorphe a une structure cristallisee, sont en outre, fonctions lineaires de la teneur en phosphore. Les alliages fer-chrome-nickel ont ete elabores par une methode originale de codeposition/diffusion. La codeposition de particules de chrome dans une matrice fer-nickel n'est optimale que pour certaines combinaisons parametriques de courant pulse. La presence de particules modifie considerablement la morphologie des depots puisqu'elle inhibe la croissance colonnaire. Celle-ci s'effectue par contre a partir des particules conductrices codeposees en donnant naissance a une interface entre particule et matrice. Un traitement thermique de diffusion permet l'homogeneisation chimique de ces alliages. Suivant leur composition chimique, ces alliages presentent des resistances a la rupture 3 a 10 fois superieures a celles du nickel. De plus, la resistance a l'oxydation a haute temperature de l'alliage fe78,5 cr18,0 ni3,5 est equivalente a celle des aciers inoxydables. Les essais preliminaires de transposition a l'electroformage de spheres creuses ont permis d'aboutir a l'optimisation des proprietes mecaniques du materiau. Le remplacement du nickel par des alliages fer-chrome-nickel a ainsi conduit a doubler, apres recuit, la resistance mecanique a la compression des spheres
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Bounasser, Meriem. "Étude du comportement mécanique des renforts tressés pour les matériaux composites." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI004.
Анотація:
L'utilisation des composites à renforts fibreux est en continuelle croissance dans plusieurs domaines, tels que les industries aérospatiales, les transports et le génie civil. Cela est dû principalement à leur excellent ratio légèreté/performances. Les structures tressées font partie des structures textiles utilisées comme renforts pour les composites. Leur procédé de fabrication permet la réalisation de formes complexes et de géométries très variées. Cependant, les nombreux paramètres présents tant au niveau des matières utilisées qu'au niveau des procédés de mise en œuvre impliquent la nécessité de bien maitriser la technologie du tressage afin d'optimiser les paramètres de fabrication et de prédire le comportement final de ces structures de renfort. Ce projet de recherche constitue une étude des paramètres de tressage et du comportement mécanique des structures tressées. Cette étude comporte une partie expérimentale et une partie numérique. Dans la partie expérimentale, plusieurs renforts tressés tubulaires en fibre de carbone sont fabriqués à l'aide d'une machine de tressage radiale 2D couplée à un robot six axes. Des composites à base de ces renforts sont ensuite élaborés par le procédé RTM. Plusieurs essais expérimentaux sont réalisés pour caractériser le comportement des renforts secs et leurs composites afin de pouvoir évaluer l'influence des paramètres géométriques, comme l'angle de tressage, le diamètre de la tresse et le type de la tresse (biaxiale ou triaxiale), sur les propriétés mécaniques des tresses tubulaires. Dans la partie numérique de l'étude, la microtomographie aux rayons X est utilisée pour obtenir le modèle géométrique des renforts tressés. Une analyse par élément finis à l'échelle mésoscopique est réalisée en utilisant une loi de comportement hypoélastique implémentée dans Abaqus/Explicit à l'aide d'une subroutine VumatThe use of textile composites is increasing in several areas, such as aerospace industries, transportation, civil engineering and others, due to their high strength-weight ratio. Braided structures are one of the textile reinforcements used in different industrial applications for the cost effectiveness of their manufacturing technique, its versatility and the wide range of shapes it can offer. The special structures with the special functionalities needed in each composite application make the braiding a delicate process that needs to be studied in order to fulfill the demands of each specific sector. This PhD project aims to achieve a proper understanding of the process, the structures, the various parameters and the behavior of the final products. The study is conducted using the Herzog 2D braiding machine of Ifth, which, combined with a 6 axes robot, can prototype 3D structures by over-braiding complex shaped mandrels. Multiple carbon fiber braided samples are produced by varying the process parameters (Braid angle, Braid's diameter ...) and characterized in order to assess the influence of these parameters on the braid's geometry and its mechanical properties. To reach a better understanding of the materials' behavior and to avoid the time-consuming trial and error manufacturing and testing way, a modeling procedure is necessary to support the experimental work and optimize the design phase of the braids. Different models have been developed by researchers to predict the properties of braids at different scales of the structure (microscopic - mesoscopic - macroscopic). This work will be focused on the finite element analysis at the meso-scale, i.e. the braid unit cell scale, which considers the orientation of the yarns and the braid's architecture. This analysis is conducted using a hypo-elastic constitutive law which is implemented in user subroutine Vumat in Abaqus/Explicit. In this work, the geometric model is obtained using micro-computed tomography, which is a nondestructive scanning technique that allows detailed and precise analysis of the geometry of a textile reinforcement
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Ouchiar, Saadia. "Étude des relations structure – propriétés physiques de composites verts biopolymère/argile : effet de la nature et de la teneur en renfort." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10023.
Анотація:
L’utilisation des polymères biosourcés en industrie, bien qu’en constant développement, est encore limitée principalement en raison de leurs propriétés physiques insuffisantes. L’incorporation d’argile est l’une des voies permettant de compenser ces limites. L’objectif principal de cette thèse à vocation industrielle a été de formuler et caractériser de nouveaux matériaux composites à base de biopolymères et de charges minérales pour des applications dans l’emballage, en s’intéressant notamment à l’influence de la nature de la charge ajoutée. En outre l’une des originalités de ces travaux réside dans l’utilisation de taux d’argile élevés (≥ 30 wt%). De plus le rôle de l’interface entre la matrice polymère et le renfort minéral sur la structure et les propriétés thermomécaniques et barrière du biomatériau élaboré a été plus particulièrement étudié. Un screening de différents couples biopolymère/argile a tout d’abord été réalisé sur des matériaux élaborés " à l’échelle laboratoire ". Des formulations d’intérêt ont ensuite été sélectionnées et mises en œuvre « à l’échelle pilote ». Les résultats obtenus sur les systèmes PLA/argile ont permis de montrer que bien plus que le taux d’argile incorporé ou le degré de dispersion, c’est la nature de la charge qui influence davantage les propriétés thermomécaniques. Par ailleurs, appliquer un procédé tel que le biétirage permet de palier à la fragilité du PLA et d’augmenter considérablement ses propriétés barrière. Enfin, concernant la matrice d’alginate, la plastification donne lieu à un matériau hétérophasé et l’ajout d’argile n’induit pas de baisse de l’étirabilité tout en améliorant la rigidité du matériauAlthough in constant development, the use of biobased polymers for industrial applications is still limited mainly because of their intrinsically limited physical properties. Adding clay is one solution to outclass these limitations. The main goal of this thesis, with an applied nature, was to elaborate and characterize new composite materials based on biopolymers and clays for applications in the packaging field. More especially, the influence of the clay nature was assessed. One of the distinctive features of this PhD work is the use of a high clay contents (≥ 30 wt%). Moreover, a particular attention was paid to study the role of the interface between the polymer matrix and the mineral filler on the structure as well as on the thermomechanical and barrier properties of the elaborated biocomposite.A screening of different biopolymer/clay compound elaborated at the laboratory scale was firstly studied in terms of structure, morphology and physical properties. Then the most promising formulations were selected and elaborated at a larger scale using industrially processes. The results obtained on Polylactide (PLA)/clay compounds showed that rather than the content of clay or its dispersion degree, it is the nature of the clay, i.e. its chemistry and its crystallography, that mainly govern the thermomechanical properties. Furthermore it was highlighted that applying a biaxial stretching on this kind of materials offsets the PLA brittleness and increases its barrier properties. Finally, regarding the alginate based composites, plasticization leads to a heterogeneous material and adding clay involves an increase of the material rigidity without any decrease of stretchability
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Perrot, Grégory. "Modélisation du comportement des composites à matrice céramique auto-cicatrisante sous charge et atmosphère oxydante." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0442/document.
Анотація:
Les matériaux composites à matrice céramique (CMCs) à matrice auto-cicatrisantes (MAC) sont développées depuis plusieurs années pour leurs possibilités d'application dans le domaine de la propulsion aéronautique où ils se révèlent trés intéressants en termes de résistance à des conditions sévères et de légèreté. Dans le cadre d'un programme d'étude du comportement des CMC-MAC et de leurs mécanismes d'endommagement, l'objectif de ces travaux est de construire un modèle numérique multi-physique permettant de déterminer la durée de vie d'un échantillon d'un tel matériau soumis à une contrainte mécanique dans un environnement oxydant. L'étude porte sur la mise en place d'un couplage entre deux codes de calcul : un code d'endommagement mécanique et un code physico-chimique qui a été développé au cours de cette thèse. De façon inédite, on se place dans la géométrie 2D d'un plan de fissure, partant d'une image détaillée de l'arrangement des constituants (fibres, interphases, matrice multi-couche). Les différentes parties du programme ont été validées indépendamment et des résultats du calcul complet sont présentés et discutésSelf-Healing Ceramics Matrix Composites (HT-CMC) are developed since several years for theirapplication in aeronautic applications and are interesting for their good resistance to criticalenvironments. As part of a study program of the HT-CMC behavior and their damagemechanisms, the objective of this thesis is to build a multi-physics numerical model todetermine the lifetime of a sample such a material subjected to a mechanical stress in anoxidizing environment. The study focuses on the establishment of a coupling between twocomputer codes: a code of mechanical damage and a physical-chemical code that wasdeveloped during this thesis. In an unprecedented way, we place ourselves in the 2D geometryof a crack plane, starting from a detailed picture of the arrangement of the components (fiber,interphase, multi-layer matrix). The different parts of the code have been independentlyvalidated and the results of the complete calculation are presented and discussed
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Kamdem, Signe Christian. "Caractérisation et modélisation du comportement mécanique des structures tissées aux températures cryogéniques." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I063/document.
Анотація:
L’exploitation et l’utilisation du Gaz Naturel Liquéfié (GNL) connaît un essor croissant dans le monde, d’où un marché en forte expansion avec de nombreux projets d’installation de terminaux méthaniers. Ces installations de gaz naturel liquéfié qui ont la particularité de fonctionner à très basses températures (~ -160°C) pour faciliter son transport nécessitent cependant une maintenance continue sans coupure des vannes d’alimentation en amont ou en aval. Cette étude s’inscrit dans le cadre d’un projet FUI (Fond Unique Interministériel) nommé CRYOBTURE qui vise à concevoir et développer une nouvelle solution d’obturateur gonflable pour faciliter la maintenance des installations pipelines type GNL (Gaz Naturel Liquéfié) à -163°C. Cette solution serait obtenue à partir d’un ballon d’obturation formé de plusieurs couches matériaux composites textiles enduits à même d’obstruer le passage du GNL. Il s’agit donc de rechercher la composition idéale de ces structures tissées qui doivent présenter des caractéristiques mécaniques optimales et en adéquation avec les conditions de fonctionnement, notamment en termes de résistance à la rupture et de déformabilité. Dans un premier temps, il s’agit de caractériser le comportement mécanique en traction de certaines fibres textiles synthétiques aux températures cryogéniques. L’analyse des résultats obtenus a permis de discriminer certaines d’entre elles au regard de leurs propriétés mécaniques et ainsi à faire des choix qui ont été exploités pour l’élaboration des structures tissées. A partir de là, nous avons pu caractériser le comportement mécanique en traction à températures cryogéniques de quelques structures tissées enduites obtenues à partir des fibres précédentes. L’analyse des différents résultats a permis d’envisager plusieurs architectures quant à la conception de l’obturateur et ainsi proposer des choix sur les structures tissées pour chacune des couches composites de l’obturateur GNL. Ces structures présentent en général un comportement orthotrope non linéaire. La modélisation d’un tel comportement nécessite de faire appel à des modèles spécifiques tels que celui de Fung. Nous avons pu ainsi simuler numériquement le comportement mécanique et thermique (en découplé) de l’obturateur modélisé en milieu GNL. Les résultats de ce projet ont montré un certain nombre de limites mais ouvrent des perspectives en termes de transfert vers d’autres secteurs d’application requérant des supports flexibles soumis à des températures cryogéniquesThe exploitation and use of Liquefied Natural Gas (LNG) is growing worldwide, resulting in a booming market with many LNG terminal installation projects. These liquefied natural gas installations, which operate at very low temperatures (~ -160 ° C) to facilitate its transport, however require continuous maintenance without cutting the supply valves upstream or downstream. This study is a part of a global project funded by the government named CRYOBTURE which aims to design and develop a new solution of inflatable shutter to facilitate the maintenance of LNG (Liquefied Natural Gas) pipeline facilities. This solution would be obtained from a sealing balloon formed of several layers coated textile composite materials capable of obstructing the flow of LNG. Th question is therefore to find the ideal composition and combination of these woven structures which must have optimum mechanical properties and in adequacy with the operating conditions, in particular in terms of breaking strength and deformability. At first, the mechanical behavior in tension of certain synthetic textile fibers was investigated under cryogenic temperatures. The analysis of the obtained results made possible to discriminate some of them with regard to their mechanical properties and thus to make choices that were exploited for the elaboration of the woven structures. From there, we have been able to characterize the tensile mechanical behavior at cryogenic temperatures of some coated woven structures obtained from the previous fibers. The analysis of the various results allows us to consider several architectures for designing the shutter and thus to propose choices on the woven structures for each of the composite layers of the LNG shutter. These structures generally exhibit nonlinear orthotropic behavior. Modeling such behavior requires the use of specific models such as Fung's. We were able to numerically simulate the mechanical and thermal behavior (decoupled) of the shutter in an LNG environment.The results of this project have shown a number of limitations but open up prospects in terms of transfer to other application sectors requiring flexible supports subjected to cryogenic temperatures
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Barrère, Tricca Cécile. "Relation entre les propriétés de la résine et le phénomène de perlage de tubes composites verre - époxy." Paris 6, 1998. http://www.theses.fr/1998PA066019.
Анотація:
La pression de service des canalisations en materiaux composites a matrice organique est actuellement limitee a cause du phenomene de perlage qui se manifeste a des pressions tres inferieures aux pressions theoriques d'eclatement. Dans ce travail, l'influence des proprietes de la resine sur le perlage de tubes composites verre-epoxy est etudiee. Toute la chaine allant de la formulation des resines jusqu'aux essais de perlage des tubes est analysee. La premiere partie est consacree a l'etude des relations structure-proprietes et morphologie-proprietes des resines dgeba/dds et dgeba/nma. La structure de la resine dgeba/dds est modifiee en jouant sur les proportions de melange ou en utilisant l'extenseur de maille diamine secondaire dmdds. La structure et la morphologie de la resine dgeba/nma sont modifiees en ajoutant un elastomere de type ctbn. Quatre formulations de resine presentant des proprietes mecaniques differentes ont pu etre selectionnees pour la fabrication des materiaux composites. La seconde partie concerne l'influence des proprietes mecaniques de la resine sur le comportement mecanique des composites. Des essais de traction transversale sur composites unidirectionnels revelent que l'initiation de la rupture se fait par decohesion fibre-matrice avec des matrices a base de dgeba/dds qui possedent une contrainte a rupture en traction superieure a celle de l'interface. Elle se fait en revanche par decohesion interfaciale et rupture de la matrice avec des matrices a base de dgeba/nma qui possedent une contrainte a rupture en traction ou une contrainte au seuil d'ecoulement plastique en traction proche de celle de l'interface. L'etude des tubes composites bobines a 54,5 montre que le perlage provient de la rupture transversale des monocouches et permet d'etablir un critere de perlage simple : le perlage apparait a une pression directement proportionnelle a l'allongement a rupture des composites unidirectionnels mesure en traction transversale, la constante de proportionnalite dependant de la geometrie du tube. L'ensemble des resultats obtenus permet de degager les voies a suivre afin d'augmenter la pression de perlage des tubes composites a matrice organique.