contribution à l'étude de la durabilité de structures éco-composites réparables // contribution to the study of the durability of repairable eco-compoite structures

Les composites à renforts végétaux peuvent en effet, à taux de renforts équivalents, concurrencer des
composites à fibres synthétiques grâce à leurs propriétés mécaniques spécifiques importantes. Toutefois, la plupart des procédés de mise en oeuvre ne permettent pas d'obtenir des taux de renforts satisfaisant pour les biocomposites du fait de la variabilité de la forme des fibres végétales qui n'autorise pas une compaction suffisante. Des procédés comme la pultrusion ou le moulage par transfert de matière (RTM) permettent d'atteindre des taux volumiques de 65%. Plus le taux de renfort est élevé, plus les propriétés intrinsèques des composites sont élevées.
Une campagne de vieillissement accéléré sera conduite afin de simuler la dégradation progressive des propriétés intrinsèques des éco-composites sur des temps longs. Une étude de fatigue sera également entreprise avant et après vieillissement de manière à quantifier les effets de couplage hygro-thermomécanique sur l'endommagement des matériaux. La notion de réparabilité des composites par ultrasons/laser sera également étudiée suite aux essais de vieillissement et de fatigue avec notre partenaire à l'UTTOP.
L'ensemble de ces campagnes expérimentales alimenteront une modélisation prédictive de la tenue en service de ces composites à renforts biosourcés. Cette modélisation s'appuiera sur une description
morphologique des matériaux et la définition d'un volume élémentaire représentatif.
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Plant-reinforced composites can indeed compete with synthetic fibre composites at equivalent reinforcement ratios due to their significant specific mechanical properties. However, most manufacturing processes do not allow for satisfactory reinforcement ratios for bio-composites due to the variability in the shape of plant fibres, which does not permit sufficient compaction. Processes such as pultrusion or resin transfer moulding (RTM) can achieve volumetric ratios of 65%. The higher the reinforcement ratio, the higher the intrinsic properties of the composites.
An accelerated aging campaign will be conducted to simulate the progressive degradation of the intrinsic properties of eco-composites over long periods. A fatigue study will also be undertaken before and after aging to quantify the effects of hygro-thermo-mechanical coupling on material damage. The concept of composite repairability using ultrasound/laser will also be studied following aging and fatigue tests with our partner at UTTOP.
These experimental campaigns will feed into a predictive model of the service life of these bio-sourced
reinforced composites. This modelling will be based on a morphological description of the materials and
the definition of a representative elementary volume.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'une collectivité locale ou territoriale

IMT MINES ALES

166 I2S - Information, Structures, Systèmes

Titulaire d'un master 2 ou d'un diplôme d'ingénieur, le (la) candidat(e) doit disposer de solides connaissances/expériences en mécanique des matériaux composites à matrice polymère. Il est attendu de la part du (de la) candidat(e) des compétences en matière de rédaction d'une étude bibliographique exhaustive, de réalisation d'une campagne expérimentale de caractérisation du comportement d'un matériau, et de construction d'un modèle numérique en éléments finis. Une expérience en développement de banc d'essais serait également fortement appréciée.
Holder of a Master's degree or an engineering degree, the candidate must have strong knowledge and experience in the mechanics of polymer matrix composite materials. The candidate is expected to have skills in writing a comprehensive literature review, conducting an experimental campaign to characterize the behaviour of a material, and constructing a finite element numerical model. Experience in developing test benches would also be highly appreciated.