L'utilisation de materiaux composites a matrice Polyester renforces par des fibres de verre souleve de plus en plus des questions tant au niveau sanitaire qu'environnementale. Une alternative consiste a developper des composites a fibres vegetales avec des proprietes mecaniques elevees et un impact environnementale faible. Pour un meilleur developpement de ces composites, il est necessaire d'avoir une information supplementaire sur leur durabilite. Ce travail presente les resultats experimentaux de l'effet du vieillissement en eau des materiaux composites a fibres de lin. L'etude experimentale a ete effectuee sur deux stratifies (unidirectionnel et serge). Dans un premier temps, les proprietes mecaniques ont ete identifiees en fonction de la duree du vieillissement. Dans la deuxieme etape, les effets des interactions entre le vieillissement et les mecanismes d'endommagement ont ete etudies avec les techniques d'emission acoustique.

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00597760/document

Effet de l'humidité sur le comportement mécanique des composites à fibres de lin

The mechanical behaviour of flax/polylactic acid (flax/PLA) and flax/polypropylene (flax/PP) bio-composites exposed to a medical environment (disinfectant and cleaning treatments) is studied for a use as a semi-structural part. Immersion tests in the different cleaning products were performed for both bio-composites in order to measure the absorption kinetic and monitor the evolution of the mechanical properties in the severe conditions. Pseudo-Fickian and Fickian behaviour were used to describe the absorption of the bio-composites. The absorption of the cleaning product results in a major loss of the mechanical properties. It was found that Terralin® is the most aggressive cleaning product followed by Surfanios® and water. However, coating the surfaces of these bio-composites could be a practical solution for increasing their durability in wet environments by reducing the sorption kinetics. The use of environmental friendly coatings such as layers of PLA should be favoured in an eco-design approach. In o...

Vegetal fibre composites for semi-structural applications in the medical environment

Cette these s’interesse a la deformabilite des renforts a bases de fibres de lin lors de leur mise en forme, au cours du procede RTM (Resin Tranfer Molding), notamment lorsque les formes considerees sont complexes. La comprehension des defauts et mecanismes de deformations de ces renforts est alors necessaire. S’appuyant sur un banc d’essai d’emboutissage specifique, une caracterisation globale (defauts de mise en forme) et locale (deformations des meches par methode optique) des preformes a ete realisee, pour differents parametres procedes (pressions serre-flan et orientation du renfort) et materiaux (architecture). De cette etude, un defaut specifique lors de la mise en forme a ete mis en evidence : le bouclage, sous la forme de flambement hors plan des meches. Afin de contribuer a sa comprehension, peu decrite dans la litterature, un banc de caracterisation, independamment du procede, a ete concu pour reproduire le phenomene dans le plan et identifier les differents mecanismes a l’origine de ce defaut. Une methode interferometrique pour quantifier ce phenomene est proposee et une etude parametrique est realisee (tensions appliquees, angle de courbure, orientation, architecture du renfort). Au sein du renfort, le comportement des meches presente de fortes non-linearites en tension. Un modele macroscopique par elements finis est propose afin de mettre en avant l’importance de ces non-linearites sur les resultats numerique issus de l’operation de formage. Une etude de sensibilite sous differentes conditions procedes de ces non-linearites est egalement apportee.

Analyse de la formabilité de renforts composites à base de fibres naturelles

Les procedes de mise en œuvre des composites thermoplastiques sont directement dependants de la presentation commerciale des composites CLFT (composites a fibres continues) et des procedes de transformation existants pour les composites TDA (thermodurcissables armes) et SFT (Short Fiber Thermoplastic). L’objectif de la transformation d’un CLFT (Continuous Long Fiber Thermoplastic) en objet manufacture est de preserver la continuite du renfort fibreux, tout en conservant l’integralite de l’effet renforcant de la fibre jusque dans la piece en minimisant les efforts de cisaillement sur le materiel de transformation.

Mise en œuvre des composites TP - Compounds à fibres continues

Ces dernieres annees, la fabrication de plastiques a partir de ressources renouvelables s’est averee etre un nouvel enjeu economique. Les biopolymeres, dont le plus connu est la cellulose, sont des polymeres issus d’organismes vivants ou de polymeres synthetises a partir de ressources renouvelables. Ces polymeres connaissent depuis quelques annees un reel essor du fait de leurs origines biologiques et surtout de leur caractere biodegradable. Leurs utilisations en substitution ou meme en melange a d’autres polymeres synthetises a partir d’hydrocarbures offrent donc des applications interessantes.

Les biopolymères : différentes familles, propriétés et applications

La presente etude traite de l’eco-conception d’une piece structurale, de type poutre tubulaire, en stratifie bio-composite a base de fibres de lin. A cette piece a concevoir est associe un cas de charge mecanique combinant flexion et torsion et une tenue face aux produits detergents-decontaminant utilises en environnement medical. Cette etude a pour objectif de montrer la faisabilite d’employer comme architecture de renfort, une meche de lin pour la realisation de la piece. Ce renfort a la particularite d’etre constitue de fibres alignees dont la cohesion est assuree par la presence d’un liant par opposition aux fils constituees de fibres retordues. Tout d’abord, pour etablir un cahier des charges de fabrication a partir de ceux deja en vigueur, le comportement mecanique du bio-composite a l’echelle du pli, puis a celui du stratifie et enfin a l’echelle de la poutre stratifie a ete modelise et des criteres de conception et de dimensionnement portant sur la rigidite en flexion et en torsion ont ete developpes de facon analytique. Associee a cette approche et au choix du renfort, le procede d’enroulement filamentaire a ete retenu pour la mise en oeuvre de la piece. Afin de montrer la compatibilite de la meche en entree et le procede selectionne, une etude du comportement en traction de la meche visant a etudier l’effet des parametres du procede sur les proprietes mecaniques de la meche a ete realisee. Cette deuxieme phase a ete poursuivie par la realisation de prototypes, suivant le cahier des charges de fabrication etablit, qui ont ensuite ete analyses en termes de qualite et de performances mecaniques. La correlation entre ces resultats et ceux obtenus par l’etape de dimensionnement a permis de valider l’approche. Enfin, dans le but d’integrer l’interaction avec l’environnement operatoire dans le dimensionnement de la piece, une etude de la durabilite a ete realisee. Celle-ci permet d’etablir des strategies de dimensionnement pour repondre a l’application.

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064267/document

Analyse de la faisabilité d’éco-conception de pièces composites à base de ressources renouvelables pour applications médicales

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