Mesure in-situ et connaissance des phénomènes mécaniques au sein d’une structure tissée multicouches

In situ measurements and understanding of the mechanical phenomenons in a multilayers woven structure

• Auteur / Autrice : Nicolas Trifigny
• Direction : Vladan Koncar, François Boussu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, Génie informatique, Traitement du signal et Images
• Date : Soutenance le 09/12/2013
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMTEX (Roubaix)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesure

Déformations (mécanique)

Fibres de verre

Composites à fibres

Extensomètres

Capteurs (technologie)

Tissage

Mots clés libres

Interlock

Pedot:pss

Résumé

Cette thèse a été menée dans le cadre du projet ANR Numtiss. Ce projet vise à mettre au point un outil informatique de modélisation numérique du tissage. Un tel outil permettra d’apporter une plus grande précision dans la conception des préforme composite structurelles et ainsi réduire leurs temps et couts de développements. L’objectif de la thèse est d’apporter des connaissances sur les phénomènes mécaniques agissant sur les fils au cours du tissage. Parmi ces phénomènes, la déformation longitudinale des fils de chaines peut conduire à une perte de performances mécaniques irréversible de ceux-ci et représente le cœur de cette étude. Un capteur d’allongement filaire a été conçu pour réaliser les mesures In-situ sur les fils de chaines pendant le tissage. Celui-ci devant être à la fois représentatif des fils de chaine (en fibre de verre E) utilisés, robuste pour résister à tout le processus de tissage, non intrusif par rapport aux autres fils et sensible aux petites déformations (inférieur à 1%). Le capteur est composé d’un roving de verre E recouvert localement (30mm) d’une enduction piézo-résistive à base de PEDOT:PSS et de PVA. Il a été caractérisé par une série de tests sur banc de traction. Une fois ces paramètres de fabrications optimisés, le capteur a été reproduit en série. Cette série de capteurs a permis de réaliser une campagne de mesure In-situ sur un métier à tisser industriel, configurer pour le tissage de toile 3D interlock orthogonale 4 couches. Les résultats démontrent de l’influence des éléments consécutifs de la machine à tisser à travers des variations significatives et caractéristiques sur l’allure des signaux des capteurs.

This thesis was conducted within the framework of the ANR project Numtiss. This project aims to develop a software tool for numerical modeling of weaving. Such a tool will provide greater accuracy in the design of structural composite preform and thus reduce time and cost of developments. The aim of the thesis is to provide knowledge on mechanical phenomena acting on the yarns during weaving. Among these phenomena, the longitudinal stress of the warp yarns can lead to irreversible loss of mechanical performances of these yarns. The study focuses on this phenomenon. A stress yarn sensor has been designed to perform in- situ measurements of the warp yarns during weaving. It had to be representative of the warp yarns used (fiberglass E), be robust to withstand the whole process of weaving, be non-intrusive compared to the other yarns and be sensitive to small deformations (less than 1 %). The final sensor consists of an E-glass roving locally covered (30mm) by a piezo-resistive coating based on PEDOT:PSS and PVA. It was characterized by a series of tests on a tensile tester bench. Once these manufacturing parameters were optimized, the sensor has been reproduced in series. This series of sensors has run a campaign of in-situ measurements on an industrial weaving loom configured for producing 4 layers 3D orthogonal interlock fabric. The results show the influence of the consecutive elements of the loom through significant and characteristics changes in the appearance of sensor signals.