Etude du comportement en flexion d'un panneau à fibres naturelles courtes

Study of the bending behavior of a panel short natural fiber

• Auteur / Autrice : Aboubakr Amrane
• Direction : Christophe Poilâne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mecanique des solides, génie mecanique, productique, transport et génie civil
• Date : Soutenance le 29/06/2021
• Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec Université des Sciences et de la Technologie d'Oran Mohamed-Boudiaf (Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche sur les ions, les matériaux et la photonique (Caen ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Francine Roudet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Poilâne, Karine Buet Gautier, Sofiane Amziane, Zouaoui Sereir
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karine Buet Gautier, Sofiane Amziane

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux sandwichs

Plantes à tanins

Propriétés mécaniques

Fibres naturelles

Alfa

Mots clés libres

Comportement mécaniques

Bio-composites

Mousse de Tanin

Mechanical behaviour

Natural fiber

Bio-composites,

Sandwich panels

Résumé

Cette thèse fait partie d’un projet de recherche de collaboration Franco-Algérien (Tassili 17 MDU 996) concernant la valorisation des produits et sous-produits de l’agriculture algérienne par l’élaboration d’un panneau sandwich en bio-composite. Les objectifs principaux de cette étude sont d’une part la mise en œuvre et l’identification de l’ensemble des composants du sandwich, facteurs susceptibles d’influencer les performances de ce panneau, et d’autre part de déterminer pour quelle variante un tel produit peut s’avérer performant. Après leur caractérisation massique, une campagne d’essais statique (traction, flexion et résilience) vise à déterminer les propriétés mécaniques des plaques en composite Alfa/Greenpoxy 56 à des taux de fibre d’Alfa de 0% à 20% avec un incrément de 5% pour mettre en évidence l’effet du renfort en fibre d’Alfa noyé dans la résine. Cette étude traite aussi d’un autre moyen d’analyse par le développement d’un modèle mécano fiabiliste effectué sur le logiciel ANSYS APDL dans le but d’appuyer notre choix de la plaque destinée à la conception du panneau sandwich. Suite à une longue recherche prospective qui nous a permis de choisir comme âme biosourcée des mousses à base de tanin de Mimosa et de Quebracho, et vues les variabilités observées avec le dosage des composants, une caractérisation en compression et en cisaillement des mousses a été nécessaire. Finalement, les effets des paramètres de l’âme du sandwich (épaisseur ea = 2 mm et 40 mm et type de mousse de tanin) ont été expertisés par des essais statiques en flexion trois points conduits sur les sandwichs biosourcés élaborés. Enfin, Les observations des différents essais ont permis de classifier les différents modes d’endommagement entraînant la rupture du panneau sandwich.

This thesis is part of a Franco-Algerian collaborative research project (Tassili 17 MDU 996) concerning the valorization of products and by-products of Algerian agriculture by the manufacturing of a sandwich panel in biobased-composite. The main objectives of this study are, on the one hand, the implementation and identification of all the sandwich components, factors likely to influence the performance of this panel, and on the other hand, to define for which variant such a product may prove to be effective. After mass characterization, a static test campaign (tensile, bending and Chary tests) aims to fix the mechanical properties of Alfa/Greenpoxy 56 composite plates at Alfa fiber rates from 0% to 20% with an increment of 5% to highlight the effect of Alfa fiber reinforcement embedded in resin. This work also deals with other mean of analysis through the evolution of a mechanically reliable model carried out in the ANSYS APDL software in order to support our choice of the plate intended for the design of sandwich panel. After a long prospective research that allowed us to choose Mimosa and Quebracho tannin based foams as a soul, and given the variation observed with the rate of the components, a compression and shear characterization of the foams was required. Finally, the effects of the sandwich core parameters (thickness is ea = 2 mm and 40 mm and type of tannin foam) were examined by static tests in three-points bending tests made on the elaborated biobased sandwiches developed. To conclude, the observations of the various tests made it possible to class the different damage modes leading to the fracture of the sandwich panel.