Analyse du comportement statique et dynamique d'un composite sandwich à âme architecturée et constituants naturels : optimisation des formes de l'âme auxétique
Auteur / Autrice : | Anis Hamrouni |
Direction : | Jean-Luc Rebière, Abderrahim El Mahi, Moez Beyaoui, Mohamed Haddar |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Acoustique |
Date : | Soutenance le 15/11/2023 |
Etablissement(s) : | Le Mans en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie) |
Ecole(s) doctorale(s) : | Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'acoustique de l'Université du Mans - Laboratoire de recherche de Mécanique, Modélisation et Production (Sfax, Tunisie) - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans / LAUM |
Jury : | Président / Présidente : Noamen Guermazi |
Examinateurs / Examinatrices : Catherine Gardin | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Salah Mezlini, Mustapha Assarar |
Mots clés
Résumé
L’objectif de cette thèse est l’étude statique, dynamique et vibratoire de composites sandwich à structures architecturées biosourcées. Ces métamatériaux sont conçus et optimisés avec différentes formes architecturées : certains ont un comportement auxétique. Ces matériaux biosourcés sont élaborés par la technique dite de la fabrication additive « impression 3D ». La résine et les fibres sont choisis en raison de leur caractère renouvelable et biodégradable : résine PLA (l’acide polylactique) et fibres courtes de lin (Lin/PLA). Les éprouvettes sont imprimées avec différentes géométries (familles hexagonale et chirale) et différents nombres de cellules élémentaires suivant la largeur des éprouvettes. Tout d’abord, les propriétés du matériau imprimé sont déterminées et comparées à celles du fournisseur. Puis les propriétés élastiques de toutes les structures architecturées sollicitées à des chargements de traction et de compression sont présentées. L’étude du comportement des sandwichs sous chargement quasi-statique de flexion et d’indentation est réalisé ; les résultats des différentes architectures pour les différents nombres de cellules sont proposés. Des calculs par éléments finis sont développés ; ces simulations numériques sont effectuées en parallèles des essais expérimentaux. Pour tous les essais expérimentaux, un suivi par émission acoustique (EA) ainsi que des observations microscopiques sont réalisés afin d’identifier les mécanismes d’endommagement et leur évolution. Les propriétés des sandwichs sont étudiées en fatigue pour estimer leurs capacités à dissiper l’énergie. Enfin, des études expérimentales et des simulations numériques du comportement vibratoire des structures architecturées sont réalisées. L’influence de la topologie de la cellule élémentaire dans l’amortissement des structures architecturées est discutée. Les modules de rigidité des structures sont ainsi comparés entre eux afin de mieux comprendre leurs performances dynamiques de ces métamatériaux.