Conception et optimisation de systèmes d'absorption d'énergie à base de composites bio- et pétro-sourcés

Design and optimization of energy absorption systems made of bio- and petro-based composites

• Auteur / Autrice : Vincent Pieuchot
• Direction : Shahram Aivazzadeh, Jérôme Rousseau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 19/06/2019
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l'Environnement
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Alexis Beakou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Shahram Aivazzadeh, Xiaojing Gong, Laurent Gallimard, Jérôme Rousseau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xiaojing Gong, Laurent Gallimard

Mots clés

Mots clés libres

Lin

Carbone

Hybridation

Crash

Vieillissement

Flax

Carbon

Hybrid

Crashworthiness

Ageing

Résumé

Une meilleure compréhension du comportement des composites lin/époxy est nécessaire à leur utilisation dans des applications structurelles. Dans un premier temps une campagne de caractérisation en écrasement quasi-statique sur des structures tubulaires est réalisée. Les effets de plusieurs paramètres tels que l’orientation des fibres, le nombre de plis et le type d’hybridation sur l’absorption d’énergie sont étudiés, permettant de définir une architecture de matériau optimale. Ensuite des essais de crash ont été réalisés sur tour de chute permettant d’observer les effets dynamiques et de définir le taux lin/carbone idéal. Les effets du vieillissement hygrothermique sur le comportement en crash des tubes sont analysés. Un modèle numérique est paramétré sur le logiciel éléments finis LS-DYNA pour reproduire le comportement en crash des matériaux testés. Le modèle numérique ainsi développé est utilisé pour concevoir une structure d’impact latéral de monoplace utilisant un composite carbone/époxy et une hybridation carbone/époxy-lin/époxy.

A better understanding of the behavior of FFRP composite under crash solicitation is necessary to use them in structural application. In the present work, quasi-static crush tests are performed on tubular specimens. The effects of several parameters, as the fiber orientation, the quantity of plies and the type of hybridization, on the crashworthiness is studied, allowing to define an optimal architecture for the design of hybrid energy absorption systems. Then, dynamic crash-tests under a drop-tower test machine is performed. These tests allow to define the ideal flax/carbon rate, offering the best energy absorption properties while reducing the quantity carbon fiber used. The effects of hygrothermal ageing on the crash behavior of composite tubes are analyzed. A numerical model is set on the finite element software LS-DYNA to reproduce the crash behavior of the tested materials. The numerical model is used to design and optimize a single-seater side impact structure using CFRP and hybrid CFRP/FFRP.