Identification des propriétés anisotropes des matériaux complexes : application aux matériaux composites stratifiés

Identification of anisotropic properties of complex materials : application to stratified composites

• Auteur / Autrice : Fiacre Djonkone Senghor
• Direction : Didier Trichet, Gérard Berthiau, Guillaume Wasselynck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 20/03/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Énergie Électrique de Nantes-Atlantique
• Jury : Président / Présidente : Afef Kedous-Lebouc
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yvonnick Le Menach
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lionel Pichon, Yvonnick Le Menach

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrotechnique

Anisotropie

Composites

Mots clés libres

Percolation

Résumé

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’identification des propriétés électriques anisotropes de matériaux composites complexes. Ils visent à contribuer à une meilleure maîtrise de l’impact des paramètres des procédés de fabrications des différentes architectures, des formulations et du pourcentage de renforts, etc., sur le comportement électrique de ces composites. Ils s’inscrivent dans le cadre du projet de recherche FUI ACCEA (Amélioration des Conductivités des Composites pour Équipements Aéronautiques) financé en partie par la région Pays de la Loire. Ce projet a pour but de concevoir un matériau composite multi-fonctionnel d’un nouveau genre à matrice thermoplastique chargée en graphite de carbone qui verrait ses propriétés électriques et thermiques améliorées sans dégrader ses propriétés mécaniques. Dès lors l’une des principales difficultés du concepteur est donc de trouver des outils innovants de mise en oeuvre, pour améliorer les propriétés thermique et électrique de ces composites de manière non intrusive et nondestructive pour leurs propriétés mécaniques avec un moindre coût. C’est dans cette logique que nous proposons dans ce travail de thèse, une approche modélisation et une approche de mesure expérimentale du tenseur de conductivité électrique de ses composites, afin de fournir un outil d’aide à la décision sur le choix de la matrice, de l’armure, du procédé de mise en oeuvre, etc. Une confrontation entre les résultats de simulations et les mesures expérimentales a permis de valider le modèle développé.

The works presented in this thesis focuses on the identification of anisotropic electrical properties of complex composite materials. They aim to contribute to a better control of the impact of manufacturing process parameters, different architectures, formulations and fibres filling rate, etc., on the electrical behaviour of these composite materials. They inscribe themselves in the frame of the FUI ACCEA research project funded in part by the region Pays de la Loire. This project aims to produce a multi-functional composite material of a new type of thermoplastic matrix loaded with carbon graphite which would see its electrical and thermal properties improved without degrading the mechanical properties. From then one of the main difficulties of the designer is to find innovative implementation tools, to improve the thermal and electrical properties of these composites non-intrusive and non-destructive to their mechanical properties with less cost. It is in this logic that this PhD work is interested in modelling and experimental measurement of the electrical conductivity tensor of this composites to provide an help to the decision on the choice of matrix, of the weave, the implemented method, etc. The comparison between the simulation and experimental results gives a good concordance.