Estelle Bretagne UPJV- IUT de l Aisne (dépt GMP) Laboratoire des Technologies Innovantes (EA 3899)

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1 Estelle Bretagne UPJV- IUT de l Aisne (dépt GMP) Laboratoire des Technologies Innovantes (EA 3899)

2 !! Transport aérien! Intérieur de cabines d aéronef!! Matériau composite! Renfort : fibres longues de lin! Matrice : résine thermodurcissable ou thermoplastique Plan

3 !! Oct : vol commercial le + respectueux au monde (Air France&Airbus)!! Juillet 2011 : vol solaire nuit & jour de Paris à Bruxelles - Solar Impulse!! 2012 : ETS appliqué au transport aérien!! Engagement environnemental «!imposé!» aux sous-traitants 1. C o n t e x t e

4 Consommation énergétique Emissions polluantes (CO 2, No x ), Bruit Coûts Confort du passager Maîtrise de la gestion des déchets Maîtrise de la consommation des ressources naturelles Sécurité Conformément aux normes & à la réglementation!!!!problèmes d optimisation multi-objectifs pluridisciplinaires 1. C o n t e x t e

5 !Fibre longue de lin=une dizaine de cm!fibre technique=faisceau de fibres élémentaires liées entre elles par des interfaces pectiques fibre élémentaire Coupe transversale d'une tige de lin 2.Mécanique Source : Sébastien Alix (wikimedia commons)

6 !! Variété de lin : "20 variétés, lin fibre/lin graine!! Culture (climat, sol, méthodes,...)!! Méthodes d extraction!! Longueur des fibres!! Variations morphologiques entre plusieurs fibres & au sein d une même fibre.!! Traitements mécaniques, thermiques, chimiques!! Procédés de mise en forme pour les composites à base de fibre végétales!! Environnement (Humidité, température,...) 2.Mécanique

7 !! Une structure composite incluant des défauts : paroi primaire, 3 couches de paroi secondaire!! Fibrilles de cellulose hélicoïdales "! angle microfibrillaire du lin "10 #!Traction sur fibre élémentaire (longueur libre 10mm & 1mm.min -1 ). Moyenne de 122 essais (source (1) ) : Propriétés en traction Lin (Hermès, France (1) ) fibre de verre Module d Young longitudinal 63±36 GPa (1) " 73 GPa Contrainte à rupture 1250±700 MPa (1) " 3400 MPa Déformation à rupture 2,3±1,1% (1) " 4,8% Densité 1,54 (1) 2,54 2.Mécanique (1) Scattering of morphological and mechanical properties of flax fibres,industrial Crops and Products, vol.32, n 3, Nov.2010, p , K.Charlet!, J.-P.Jernot, J.Breard, M.Gomina

8 !! Fibre biodégradable avec des défauts : problème de stabilité dimensionnelle!! Procédé de transformation <"200 C "! limitation des résines utilisables.!! Matrice hydrophobe/renfort hydrophile! Interface fibre/matrice médiocre! + Interface fibre/fibre!! Différents traitements possibles de la fibre pour améliorer l adhérence avec la matrice Structure composite complexe 2.Mécanique

9 !! Caractérisation et modélisation de son impact sur les propriétés mécaniques!! Questions sous-jacentes :! Le choix des fixations! L intégration d éléments électroniques! La maintenance préventive et corrective! La tenue à l impact!! + l évolution des propriétés mécanique dans le temps (durabilité, vieillissement, fatigue)!! + comportement en vibration... 2.Mécanique

10 !! Réduction de prototypage = économie de matière et d énergie!! Réduction des essais de développement et de certification!! Requiert une modélisation du comportement mécanique adaptée aux codes «!éléments finis!» Anisotropie Variabilité Hétérogénéité Interfaces Couplages physiques Modélisation du comportement mécanique du composite 2.Mécanique

11 Interaction expérimentation - théorie!! Optimisation du procédé de fabrication en fonction de l usage (cahier des charges)!! Modélisation auto-cohérente ou standard généralisée + approche statistique Compétences proposées pour le projet Modélisation du comportement mécanique! Anisotropie! Hétérogénéité! Variabilité! Interfaces! Couplages physiques!! Sollicitations complexes et/ou sévères!! Endommagement (dont délaminage, flambage,...) C o n c l u s i o n

12 Estelle Bretagne UPJV- IUT de l Aisne (dépt GMP) Laboratoire des Technologies Innovantes (EA 3899)

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