Évaluation des propriétés mécaniques et vibratoires des matériaux composites Soumis à des Impacts et Essais Multi Techniques, avec Suivi par Émission Acoustique

Le laboratoire de recherche DRIVE de l’université de Bourgogne (uB) est situé à Nevers dans la Nièvre (58) et une antenne à Auxerre dans l'Yonne (89000). Composé d’une soixantaine de membres dont une trentaine d’enseignants-chercheurs et une vingtaine de doctorants, il possède des équipements de pointe et développe une recherche à la fois appliquée et fondamentale de haut niveau dans deux grands domaines cadres : les systèmes intelligents et l’optimisation énergétique ainsi que la mécanique des matériaux et des structures.

Contexte :

Les matériaux composites biosourcés « bio-composites », définis comme des produits constitués des éléments biosourcés (matrice et/ou fibre), suscitent un intérêt majeur depuis des décennies, en raison des préoccupations croissantes de la société en matière de protection de l'environnement. Ces matériaux offrent des propriétés parfois comparables à celles des métaux, tout en étant plus légers à fabriquer [1]. Le marché des composites biosourcés connaît aujourd'hui une croissance continue. De nombreux secteurs intègrent ces matériaux innovants dans la conception de leurs produits, notamment le transport (routier, maritime et aérien), génie civil (construction, bâtiments, isolation), le médical, le sport et loisirs, …etc.

Différents types de fibres naturelles peuvent être utilisés pour renforcer les composites. Les fibres les plus couramment utilisées sont le chanvre, le lin et le sisal…etc. Les composites polymères renforcés de fibres de lin apparaissent comme des matériaux alternatifs dans de nombreuses applications d'ingénierie non structurelle en raison de leurs propriétés spécifiques plus élevées (résistance et module) et de leurs bons attributs écologiques par rapport à leurs homologues conventionnels, tels que les composites renforcés de fibres de carbone et de verre. Toutefois, leur susceptibilité à l'absorption d'humidité, vieillissement et leurs propriétés mécaniques faibles dues à la faiblesse de l'interface fibre-matrice ont constitué un obstacle à leur utilisation dans des applications structurelles de haute performance.

Objectif :

Ce projet a pour objectif d’étudier le comportement des matériaux composites en époxy-lin, époxy-carbone et époxy-lin-carbone, ainsi que d'évaluer leurs propriétés mécaniques et vibratoires à partir d'éprouvettes de différentes géométries soumises à divers types de chargements mécaniques (traction, flexion et impact), avec un suivi par technique d'émission acoustique.

Méthodologie :

Ce projet se déroulera donc selon les étapes suivantes :

1. Revue de la littérature sur les matériaux composites biosourcés, l'émission acoustique et les méthodes de traitement du signal.
2. Définir la ou les séquences d'empilement à étudier et fabrication des échantillons.
3. Établir un protocole expérimental pour chaque essai mécanique, en intégrant la technique d'émission acoustique (Essais d’impact à différents niveaux d’énergies / vitesses d’impact; Essais de flexion 3-point ou 4-point; Essais de traction; Analyse vibratoire pour mesurer le coefficient d’amortissement des plaques fabriquées; C-scan ultrasonore pour localiser les défauts sur les plaques endommagés) 
4. Calcul des différentes propriétés mécaniques et vibratoires et analyse des résultats.
5. Synthétiser les résultats sous forme d’un rapport, d’un article scientifique et une présentation orale.

Etudiant(e) en M2 ou 3^éme année d’ingénieur en génie mécanique, mécanique ou génie matériaux (ou domaine similaire) et posséde une expertise dans le domaine des matériaux avec de appétences en programmation Matlab et traitement de signaux. La motivation, la capacité de travail en équipe ainsi que l’autonomie sont des paramètres importants dans la sélection du candidat.