Caractérisation de l'aiguilletage des structures fibreuses à base de Polyacrylonitrile oxydé pour une application aéronautique

Experimental characterization of needling process of oxidized polyacrylonitrile fibrous structures (oxidized PAN) for an aeronautical application

• Auteur / Autrice : Amélie Marduel
• Direction : Gilles Hivet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2022
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMé - Laboratoire de Mécanique Gabriel Lamé

Mots clés

Mots clés libres

Matériaux composites

Structures fibreuses

Aiguilletage

Comportement élastoplastique

Fibres PAN

Composite materials

Fibrous structures

Needling

Elastoplastic behavior

PAN Fibers

Résumé

L'industrie aéronautique nécessite l'utilisation de matériaux légers présentant de bonnes propriétés thermiques et mécaniques pour résister à des températures élevées (≈ 3000°C), à la pression et à de nombreuses conditions environnementales. Les matériaux composites à matrice céramique sont considérés comme un bon choix pour répondre aux exigences de cette industrie. Pour une application aéronautique, SAFRAN Landing System développe des systèmes de freinage aéronautiques spécifiques, à base de matériaux composites en fibres de carbone. Ces derniers sont obtenus par un procédé d'aiguilletage de plusieurs couches de structures fibreuses de polyacrylonitrile oxydé. Les paramètres du procédé et la structure fibreuse initiale 3D ont une influence directe sur les propriétés mécaniques des matériaux composites. Il semble donc très important d'analyser les phénomènes physiques mis en jeu lors de ce procédé et de déterminer les paramètres les plus influents du procédé. Ce travail sera mené en parallèle d'une autre thèse numérique sur la modélisation de l'aiguilletage, menée dans le cadre d'une collaboration entre SAFRAN Ceramics et l'Institut de Recherche Dupuy de Lôme de l'Université Bretagne Sud.

The aeronautical industry requires the use of lightweight materials of good thermal and mechanical properties to withstand high temperature (≈ 3000°C), pressure and numerous environmental conditions. Composite materials based on ceramic matrix are considered as a good choice to meet the requirements of this industry. For an aeronautical application, SAFRAN Landing System develops specifics aeronautical braking systems, based on carbon fibers composite materials. The last ones are obtained by a needling process of several layers of oxidized polyacrylonitrile fibrous structures. The process parameters and the 3D initial fibrous structure have a direct influence on the mechanical properties of composite materials. It seems therefore very important to analyze the physical phenomena involved during this process and determine the most influencing parameters of the process. This work will be carried out in parallel of other numerical thesis the about modelling of needling, held as a collaboration between SAFRAN Ceramics and the Institute of Recherche Dupuy de Lôme of Bretagne Sud University.