Assemblages composites-polymères après traitement par plasma atmosphérique du composite : caractérisation mécaniques et modélisation

Composite-polymer assemblies after amospheric plasma treatment on composite surface : mechanical characterization and modeling

• Auteur / Autrice : Ekkarin Phongphinittana
• Direction : Jacques Renard, Sébastien Joannès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance le 16/12/2014
• Etablissement(s) : Paris, ENMP
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Farzaneh Arefi-Khonsari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Renard, Sébastien Joannès, Thierry Renault, Pongsak Nimdum
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yvon Chevalier, Francis Collombet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jets de plasma

Propriétés mécaniques

Composites

Mots clés libres

Structure hybride

Traitement par plasma atmosphérique

Modèle micromécanique

Hybrid structure

Atmospheric plasma treatment

Micromechanical model

Résumé

A la suite des propositions de la commission européenne, visant à concrétiser les objectifs de réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2) des voitures. Pour atteindre cet objectif, les constructeurs automobiles doivent réduire le poids de la voiture. Ainsi l'équipementier FAURECIA, fabricant de sièges de voiture désire remplacer les structures métalliques par des structures hybrides plastique-métal (PMH). Et en plus, il désire également utiliser un matériau composite en remplacement du métal pour diminuer le poids et utiliser la technique du plasma atmosphérique pour améliore le force d'adhérence à l'interface de pièce structure hybride.C'est dans ce contexte que nous avons étudié des effets de plasma traitement sur l'adhérence dans la structure hybride pour proposer la meilleure condition de traitement. L'objectif de ce travail était de caractériser l'effet de plasma traitement par détermination des paramètres dans le processus de traitement telle que la vitesse de balayage, la distance entre le substrat et la torche plasma et le nombre de passages de la torche, puis de prédire l'initiation du délaminage sous chargement quasi-statiques dans l'éprouvette de simple recouvrement par l'utilisation le critère de la rupture. Un autre objectif était d'étudier les modèle micromécanique pour évaluer la fiabilité de leur. Et ils seront appliqués pour prévoir les comportements mécaniques de matériau thermoplastique renforcé par fibre de verre court. Afin d'atteindre les objectifs présenté, les plusieurs essais telles que l'essai de traction, l'essai simple recouvrement et l'essai de l'ARCAN-Mines sont été réalisé. En parallèle, les techniques de l'émission acoustique (EA), du rayonnement infrarouge (RI) et de la microscopie optique ont été utilisées pour suivre les mécanismes de la rupture de l'éprouvette étudiée. En enfin, la méthode des éléments finis a été utilisé pour simuler les essais et pour permettre de vérifier la fiabilité du critère de rupture.

Following the proposals of the European Commission, to achieve the goals of emission reduction of carbon dioxide (CO2) from cars. To achieve this objective, automakers must reduce the weight of the car. Thus the supplier Faurecia, manufacturer of car seats desires to replace metal structures by structure plastic-metal hybrid (PMH). And they desire also to use a composite material to replace metal in order to reduce weight. Moreover in order to improve the adhesion strength at the interface piece hybrid structure,Atmospheric plasma technique was used.In this context, we studied the effects of plasma treatment on term of adhesion in the hybrid structure in order to provide the best condition of treatment. The objective of this study was to characterize the effect of plasma treatment by determination at the parameters in the process such as the scanning speed, the distance between the substrate and the plasma torch and the number of passes of the torch, then to predict the initiation of delamination under quasi-static loading test in specimen of single lap shear by using the criterion of rupture. The other objective was to study the micromechanical model to assess the reliability of them. And they will be applied to predict the mechanical behavior of Short Glass Fiber reinforced thermoplastic. In order to achieve the objectives presented, the several tests such as tensile test, single lap shear test and ARCAN-Mines test have been executed. In parallel, techniques acoustic emission (AE), infrared radiation (IR) and optical microscopy were used in order to follow the failure mechanisms of the specimen studied. Finally, the finite element method was used to simulate the tests and allow to verify the reliability of the failure criterion.