Les matériaux composites sont couramment utilisés dans divers domaines comme l'industrie aérospatiale, l'automobile, le transport, l'énergie éolienne, les articles récréatifs et de sport, et beaucoup d'autres en raison de leurs propriétés spécifiques supérieures qui leur permettent de remplacer les matériaux conventionnels comme les métaux. Le matériau composite renforcé par des fibres de verre (GFRP) est largement utilisé pour ses propriétés comparables voire supérieures aux matériaux métalliques. Cependant, il n’est pas recyclable, est cher et cause des problèmes de santé pendant le processus d’usinage. Pour surmonter les difficultés de recyclage et les dangers pour la santé de ce type de matériau, le composite à base de fibres de lin (FFRC), qui s'est révélé avoir des propriétés intrinsèques comparables au GFRP, peut être une solution de remplacement intéressante pour de nombreuses applications.
Les pièces à base de fibres de lin et d’époxy (FFREC), bien qu'elles soient habituellement fabriquées sous forme de pièces quasi-finies, doivent être usinées pour l'assemblage, le dimensionnement et l'amélioration de la qualité. L'usinage des FFREC est un processus difficile en raison de leur hétérogénéité et de leur comportement anisotrope et peut endommager la pièce à usiner et générer un mauvais état de surface usinée par épluchage des fibres, arrachement des fibres, dégâts matriciels, délamination, etc. Une connaissance approfondie de leurs processus d'usinage est essentielle pour réduire ces dommages et améliorer leur qualité d'usinage. Le processus de détourage est fréquemment utilisé pour les corrections géométriques; cependant, seules quelques études expérimentales ont abordé son application aux FFREC. La complexité de leur processus de découpe nécessite de faire appel à la méthode des éléments finis (FEM) pour l'étudier, mais cela est impossible en raison de l’absence des propriétés mécaniques adéquates. Par conséquent, l'objectif principal de cette étude sera l’évaluation complète du FFREC unidirectionnel (UD) afin de déterminer ses propriétés mécaniques requises dans le code de calcul des éléments finis pour modéliser le détourage.
Tout d'abord, des UD-FFREC avec une teneur en fibres unique ont été moulés et durcis dans des conditions similaires. Ensuite, des éprouvettes ont été préparées et testées selon les procédures de tests standards adaptés, initialement développées pour les (composite renforcé par fibres) FRC synthétiques.
Les propriétés physiques, y compris la densité, la capacité thermique spécifique et la diffusivité thermique et conductivité thermique, ont été déterminées selon des méthodes d'essai standard. Les propriétés de résistance et rigidité sous charges de tension, compression, cisaillement et flexion dans les directions longitudinales at transversale ont été évaluées selon les normes ASTM. En outre, une analyse fractographique a été menée pour comprendre les mécanismes de défaillance à l'échelle macro et microscopique. Les résultats sont en bon accord avec ceux de la littérature, lorsqu'ils sont disponibles, mais ils montrent principalement le comportement spécifique des composites UD-lin/époxy soumis à différents modes de sollicitation.
Des éprouvettes appropriées ont été conçues et testées pour évaluer les taux de restitution d’énergie en rupture interlaminaire en mode I, mode II et mode mixte I / II. Les tests ont été réalisés selon les normes ASTM. Les résultats sont en bon accord avec les données de la littérature, lorsqu'elles sont disponibles.
Pour les stratifiés UD, l'application des méthodes de test conventionnelles pour le mode de défaillance translaminaire est difficile; il n'existe pas non plus de méthode standard pour les tester en compression. Cette étude a utilisé deux méthodologies, ainsi qu'une enquête sur le comportement à la rupture et la viabilité des procédures d'essai standards pour les FFREC. Tout d'abord, le composite a été testé pour la résistance à la rupture translaminaire en traction selon la norme ASTM E1922 existante. Ensuite, en utilisant une méthodologie basée sur la thermographie infrarouge (IRT), ainsi que la norme ASTM D5045, l'énergie de fracture translaminaire des UD-FFREC en traction et en compression a été déterminée. Pour les tests de traction, les résultats de l'IRT sont en accord avec ceux de l'ASTM, alors que les tests de compression montrent un écart significatif, indiquant l'inadéquation de l'IRT pour ces tests.
Dans l'ensemble, pour un UD-FFREC de qualité unique, une connaissance approfondie a été développée et un ensemble complet de propriétés de matériaux et d'énergies de fracture précises et fiables, répondant aux exigences FEM, a été généré.
| Date | 7 déc. 2020 |
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| langue originale | Anglais américain |
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| Établissement diplômant | - École de technologie supérieure
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| Superviseur | Jean-François Chatelain (Directeur(-trice)), Gilbert Lebrun (Codirecteur(-trice)) & Yves Beauchamp (Codirecteur(-trice)) |
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