Sur une approche multi-échelle de l’influence de la vitesse sur le comportement mécanique d’un composite biosourcé Lin/Elium

On a multi-scale approach of the influence of the strain rate on the mechanical behavior of a biobased Flax/Elium composite

• Auteur / Autrice : Martin Lefebvre
• Direction : Nadia Bahlouli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique, génie civil
• Date : Soutenance le 08/12/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Fabienne Touchard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Renaud Kiefer, Marc Védrines
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Baley, Christophe Bouvet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lin

Résistance des matériaux

Matériaux hybrides

Composites

Mots clés libres

Composite biosourcé

Fibre de lin

Multi-échelle

Sensibilité vitesse de déformation

Biobased composite

Flax fiber

Multi-scale

Strain rate sensitivity

Résumé

De nombreux verrous persistent pour développer des composites biosourcés dans des pièces mécaniques à hauts niveaux d’exigences (aéronautique, automobile, etc.). L’objectif principal de cette thèse concerne ainsi l’étude multi-échelle du composite et de son renfort en fibres de lin et d’étudier sa sensibilité à la vitesse de déformation à différentes échelles. L’application spécifique visée est un drone longue endurance. Ces recherches sont motivées par un manque de données bibliographiques sur la sensibilité à la vitesse de ce matériau et des modèles de comportement existants non-exhaustifs. La fibre de lin seule a déjà une microstructure composite avec un comportement complexe, différent d’une fibre synthétique et qui mérite ainsi une caractérisation particulière. Ces travaux permettent ainsi de comprendre et de caractériser l’influence de cette microstructure sur le comportement du composite à l’échelle macroscopique et de proposer des modèles d’homogénéisation adéquats. De plus, un modèle constitutif prenant en compte la sensibilité à la vitesse de déformation à l’échelle du composite est proposé sur une large plage de vitesses du quasi-statique au dynamique.

Numerous barriers remain to develop biobased composites in mechanical parts with high requirements (aeronautics, automotive, etc.). The prime objective of this thesis concerns the multi-scale study of the composite and its flax fiber reinforcement and to study its strain rate sensitivity at various scales. The specific application targeted is a long range drone. These researches are motivated by a lack of bibliographical data on the strain rate sensitivity of this material and non-exhaustive existing behavior models. The flax fiber alone already has a composite microstructure with a complex behavior, different from a synthetic fiber and which deserves a particular characterization. This work allows to understand and characterize the influence of this microstructure on the behavior of the composite at the macroscopic scale and to propose adequate homogenization models. Moreover, a constitutive model taking into account the strain rate sensitivity at the composite scale is proposed over a broad range of speeds from quasi-static to dynamic.