Multi scale analysis of damage mechanisms in hemp woven fabric/epoxy composites. Characterisation of fibre/matrix interface. - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Multi scale analysis of damage mechanisms in hemp woven fabric/epoxy composites. Characterisation of fibre/matrix interface.

Analyse multi échelle des mécanismes d'endommagement de composites chanvre/époxy à renforts tissés. Caractérisation de l'interface fibre/matrice.

(1)
1
Claire Bonnafous
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 888587

Résumé

The mechanical behaviour of hemp woven fabric/epoxy composites has been studied through tensile tests at the composite constituent scales. The variability of natural fibres has been considered thanks to statistical analyses. It has been integrated in an analytical modelling which has allowed to determine the mechanical properties of composites from elementary components ones. Damage mechanisms have been tracked with microscopic observations coupled with acoustic emission and stiffness loss measurements. Results have shown that the growth of damage is faster in [- 45/+45]7 and [0/90]7 hemp/epoxy composites than in glass/epoxy ones, for the same fibre volume fraction. Moreover, fibre/matrix interface damage are the earliest and the most numerous damage in hemp/epoxy composites. The interfacial properties and the stress transfer at fibre/matrix interface in hemp/epoxy composites have been studied thanks to specific tests using photoelasticity and digital image correlation methods. Results have shown that the critical interfacial shear strength is lower for hemp/epoxy composites than for glass/epoxy ones. Numerical simulation of the fragmentation tests provides a correct estimation of this data for single hemp yarn specimen. Optimisation tests have also been realised applying thermal and chemical treatments of reinforcement.
Le comportement mécanique de composites chanvre/époxy à renfort tissu a été étudié au moyen d'essais de traction aux différentes échelles des constituants. La variabilité des fibres naturelles a été prise en compte grâce à des analyses statistiques qui ont été intégrées dans un modèle analytique permettant d'obtenir une estimation des caractéristiques mécaniques des composites à partir de ses constituants élémentaires. Les mécanismes d'endommagement des composites ont été analysés par des observations microscopiques couplées à la technique d'émission acoustique et au suivi de la perte de rigidité. Les résultats ont montré une progression plus rapide de l'endommagement dans les composites chanvre/époxy [0/90]7 et [-45/+45]7 que dans leurs équivalents en composite verre/époxy pour un même taux volumique de fibres. De plus, les endommagements de l'interface fibre/matrice sont les plus nombreux et les plus précoces dans les composites chanvre/époxy. Les propriétés interfaciales et le transfert de charge à l'interface fibre/matrice des composites chanvre/époxy ont été étudiés grâce à des essais spécifiques instrumentés par photoélasticimétrie et corrélation d'images numériques. Les résultats de l'étude expérimentale ont montré une contrainte critique de cisaillement interfacial plus faible dans les composites chanvre/époxy que dans les composites verre/époxy. Les simulations numériques des tests de fragmentation ont fourni une estimation correcte de cette grandeur sur éprouvette monofilamentaire chanvre/époxy. Des tests d'optimisation ont également été réalisés en effectuant des traitements thermiques et chimiques des renforts.
Fichier principal
Vignette du fichier
Manuscrit_dA_finitif_thA_se_C_Bonnafous.pdf (67.33 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates et versions

tel-00554403 , version 1 (10-01-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00554403 , version 1

Citer

Claire Bonnafous. Analyse multi échelle des mécanismes d'endommagement de composites chanvre/époxy à renforts tissés. Caractérisation de l'interface fibre/matrice.. Sciences de l'ingénieur [physics]. ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00554403⟩
722 Consultations
355 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More