Vers de nouvelles approches de renforcement dans l'épaisseur de composites stratifiés à matrice organique : de la résistance au délaminage à l'évaluation d'état de santé // Towards new approaches to through-the-thickness reinforcement of polymer-matrix co

Les composites à matrice organique (CMO) stratifiés 2D présentent des propriétés mécaniques remarquables dans le plan mais souffrent d'une faible résistance au délaminage entre plis dans l'épaisseur. Ce mécanisme de rupture est le plus critique pour les stratifiés. Pour remédier à cela, l'idée consiste à renforcer les plis 2D par un fil de renforcement dans l'épaisseur grâce à deux technologies : le piquage (tufting) ou la couture (stitching). Le potentiel de ces deux technologies, les moins coûteuses par rapport à l'utilisation des renforts 3D, est loin d'être exploité par la communauté COMPOSITES. Ce sujet de thèse propose des nouvelles approches de renforcement localisé qui s'opposent aux mécanismes de délaminage en mode I (ouverture), mode II (cisaillement) et mode mixte (sollicitation combinée) sans altérer les propriétés des CMO dans le plan.
De même, la thèse explorera le potentiel de suivre la propagation de fissures via la mesure de la réponse piézorésistive des rangées de renforcement et évaluer ainsi l'état de santé du CMO hôte in-situ et en temps réel durant les chargements mécaniques. De la même façon, l'endommagement de CMO renforcés (impactés et/ou délaminés) sera évalué par des approches vibratoires non linéaires (décalage des fréquences de résonance en réponse à des différentes amplitudes d'excitation, et la génération de sous-/super-harmoniques). Ces trois volets d'exploration constituent les lignes directrices et les originalités de ce sujet de thèse.
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Two-dimensional (2D) laminated polymer-matrix composites (PMCs) exhibit outstanding in-plane mechanical properties but suffer from poor interlaminar delamination resistance through the thickness. This failure mechanism is the most critical for laminated composites. To overcome this issue, the idea is to reinforce the 2D plies through-the-thickness using a reinforcing thread via two technologies: tufting or stitching. The potential of these two technologies, which are the least expensive compared with the use of 3D reinforcements, is far from being exploited by the COMPOSITES community.
This PhD topic proposes new localized reinforcement approaches that oppose delamination mechanisms in mode I (opening), mode II (shear), and mixed mode (combined loading), without altering the in-plane properties of the PMCs.
Additionally, the thesis will explore the potential of monitoring crack propagation by measuring the piezoresistive response of the reinforcement rows and thus assess the health of the PMC in-situ and in real time during mechanical loading. Likewise, the damage in reinforced PMCs (impacted and/or delaminated) will be assessed using nonlinear vibration approaches (shift of resonance frequencies in response to different excitation amplitudes, and generation of sub-/super-harmonics). These three areas of investigation constitute the main guidelines and the original contributions of this PhD topic.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Université de Technologie de Compiègne

71 Sciences pour l'ingénieur

Recherche d'un étudiant de niveau ingénieur (bac + 5) ou master 2, avec de fortes compétences scientifiques en science des matériaux, matériaux composites, acoustique & vibrations, méthodes SHM (Structural Health Monitoring) et traitement de signal. Des connaissances en mesures électriques (réponse piézorésistive) et physiques seront appréciées.
We're looking for a student at engineering level or Master's degree, with strong scientific skills in materials science, composite materials, acoustics and vibration, SHM (Structural Health Monitoring) methods and signal processing. Some knowledge in electrical measurements (piezoresistive response) and physics would be appreciated.