Soutenance de thèse de Boris BURGARELLA

Le secteur des transports aéronautiques, navals et terrestres fait de plus en plus appel pour les pièces d'habitacles ou de structure à des composites techniques de type thermoplastique thermostable renforcé par des fibres courtes. Ces matériaux alliant légèreté et résistance présentent l’intérêt majeur d’une meilleure recyclabilité d’une facilité de mise en œuvre et de maintenance que les matrices thermodurcissables dans les composites classiques. Toutefois, le développement de modèles de comportement dans le but de dimensionner des structures reste un véritable challenge. L’objectif de ce projet concerne la modélisation du comportement de ce type de composite soumis à des chargements monotone et cyclique. On utilisera une méthode d’homogénéisation (développée au LMA) qui permet de prendre en compte la microstructure du matériau ainsi que le comportement de chacun des constituants (fibres et matrices). Les fibres seront considérées élastiques et le comportement thermomécanique de la matrice sera modélisé dans le cadre du modèle « Visco Elastic Network Unit » (VENU) développé au CEMEF.La méthodologie de modélisation sera appliquée à un matériau représentatif constitué d’une matrice thermoplastique renforcée par des fibres courtes pour lesquelles différentes orientations seront considérées. La matrice et le composite seront caractérisés thermo-mécaniquement sous différents chargements (monotones et cycliques). Des mesures par micro-tomographie aux rayons X seront également associées à ces essais afin de caractériser la microstructure du matériau. Les différents modèles de l’étude seront validés expérimentalement. L'ambition est ici de s’appuyer sur une collaboration de haut niveau entre deux laboratoires incontournables dans la thématique de la mécanique et des matériaux en région PACA pour proposer une nouvelle méthodologie de dimensionnement d’un composite établie dans un cadre thermodynamique et basée sur une approche physique multi-échelle.

The transportation industries are using more and more composite structures for the inside of the vehicle. These composites are often thermostable thermoplastic short fiber reinforced. The advantages of these materials are that they are light and resistant but, on the opposite of classic composites they are also easier to recycle, and the process is easier to implement. Nevertheless, developing behavior laws for these composites remains a challenge. The objective of this project is about the behavior modeling of this type of composite under monotone and cyclic loads. We will used an homogenization method (developed at the LMA) that allows to take into account the micro-structure af the material and the behavior of each of its constituents. The fibers will be considered elastic and the thermo-mechanic behavior of the matrix will be modeled using the "Visco Elastic Network Unit" (VENU) developed by the CEMEF. The modeling method will be applied at a representative material consisting af a thermoplastic matrix reinforced by short fibers for which different orientations shall be considered. Both matrix and composite will be characterized thermo-mechanically under different loads. X-ray micro-tomography measures will be associated to these to characterize the micro-structure of a real material. The different models will be validated experimentally. The ambition is to collaborate between two High level laboratories in PACA to give a new method for the dimensioning of a composite thermodynamically and based on a multi scale approach.