Identification of dynamic properties via a method based on Force Analysis Technique : application to flax fibre reinforced PA11 - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Identification of dynamic properties via a method based on Force Analysis Technique : application to flax fibre reinforced PA11

Identification des propriétés dynamiques par une méthode basée sur la Force Analysis Technique : application au PA11 renforcé avec fibres de lin

Résumé

The aim of this work is to characterize the dynamic behaviour of a biocomposite material using a vibratory method. In order to extend the application field of these materials to the vibration domain, the knowledge of the dynamic properties as a function of the frequency is necessary. For this purpose, a method is applied to identify the storage modulus and the loss factor over a large range of frequencies. This method, which is based on the Force Analysis Technique, uses the measurement of a vibrating plate displacement field. Firstly, the material, composed of a thermoplastic natural matrix PA11 reinforced by unidirectional flax fibres, is elaborated by thermocompression. The microstructure is analysed by scanning electron microscopy and tomography and the mechanical behavior is investigated under quasi-static conditions. In a second step, a sensitivity analysis of the dynamic method is carried out to highlight the parameters that should be taken into consideration during the displacement field measurement and the data post-treatment. Two measurement techniques are compared: the digital image correlation and the laser Doppler vibrometer. Afterwards, the identification of the storage modulus and the loss factor of the biocomposite flax/PA11 is obtained over a range of frequencies up to 10000 Hz, by using the displacement field of suspended plates measured with a laser vibrometer. In support of these results, a comparison is carried out with values obtained by a dynamic mechanical analysis (DMA) using the temperature-frequency superposition principle. In conclusion, the method gives a correct identification of the flax/PA11 storage modulus over the entire range of frequencies.
Ce travail a pour objectif la caractérisation du comportement dynamique d’un matériau compositebio-sourcé au travers d’une méthode vibratoire. Dans le but d’étendre le champ d’application deces matériaux au domaine vibratoire, une connaissance des propriétés dynamiques en fonction dela fréquence est nécessaire. A cet effet, une méthode a été appliquée pour identifier le module destockage et le facteur de perte sur une vaste gamme de fréquences. Cette méthode basée sur laForce Analysis Technique utilise la mesure d’un champ de déplacements d’une plaque soumise àdes vibrations. Dans un premier temps, le matériau, composé de fibres de lin unidirectionnelles etd’une matrice thermoplastique naturelle en PA11, a été élaboré par thermocompression. Lamicrostructure est analysée par microscopie électronique en balayage et par tomographie et lecomportement mécanique est caractérisé en condition quasi-statique. Dans un deuxième temps,une analyse de sensibilité de la méthode dynamique a été effectuée pour mettre en évidence lesparamètres à prendre en compte lors de la mesure du champ des déplacements et du traitementdes données. Deux techniques de mesure ont été comparées : la corrélation d’images et levibromètre laser. Ensuite, l’identification du module de stockage et du facteur de perte a été faitesur une plage de fréquences jusqu’à 10000 Hz, en utilisant le champ de déplacement d’une plaquesimplement suspendue et mise en vibrations avec un pot vibrant, mesuré avec un vibromètre laser.Afin de confirmer ces résultats, une comparaison a été réalisée avec les valeurs obtenues par uneanalyse mécanique dynamique (DMA) en appliquant le principe d’équivalence température –fréquence. En conclusion, la méthode citée permet une bonne identification du module de stockagedu Lin/PA11 sur toute la gamme de fréquences.

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  • HAL Id : tel-02878900 , version 1

Citer

Federico Amenini. Identification of dynamic properties via a method based on Force Analysis Technique : application to flax fibre reinforced PA11. Materials. Université de Bretagne Sud, 2019. English. ⟨NNT : 2019LORIS532⟩. ⟨tel-02878900⟩
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