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Effects of water absorption on the behavior of composite materials reinforced with natural fibers : characterization and numerical simulation
Les fibres naturelles sont perçues comme de bonnes alternatives aux fibres de verre mais elles se sont avérées avoir un fort comportement hydrophile qui peut conduire à de mauvaises performances du composite. Par conséquent, la compréhension du comportement des composites biosourcés lorsqu'ils...
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Effects of water absorption on the behavior of composite materials reinforced with natural fibers : characterization and numerical simulation / Ziad El hachem; sous la direction de Sylvain Freour et de Amandine Celino et de Georges Challita |
| Publié : |
2021 |
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| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces : Nantes : 2021 |
| Sujets : |
| Résumé : | Les fibres naturelles sont perçues comme de bonnes alternatives aux fibres de verre mais elles se sont avérées avoir un fort comportement hydrophile qui peut conduire à de mauvaises performances du composite. Par conséquent, la compréhension du comportement des composites biosourcés lorsqu'ils sont exposés à un environnement humide est cruciale afin d'évaluer leur utilisation optimale. Ce mémoire de thèse est consacré à l'étude du comportement diffusif de composites biosourcés PP/lin lorsqu'ils sont exposés à des environnements humides. L'objectif est d'analyser les conséquences de l'absorption d'humidité, notamment le gonflement différentiel des constituants du composite et l'évolution de leurs propriétés mécaniques avec l'absorption d'eau. Les effets du taux de fibres, de l'agent couplant et des conditions d'humidité relative environnementales sur les comportements précédemment mentionnés ont été étudiés. Des approches multi-échelles ont été testées pour tenter de prédire le comportement diffusif et le gonflement à saturation du composite en se basant sur les propriétés de ses constituants. De plus, un modèle Eléments Finis a été élaboré afin de simuler les résultats expérimentaux obtenus, ce qui a conduit à la détermination des paramètres de diffusion, à l'évolution du coefficient de dilatation hygroscopique et à l'obtention de la distribution des contraintes d origine hygroscopique selon l'épaisseur du matériau. Natural fibers are perceived as good substitutes to glass fibers but have been found to have strong hydrophilic behavior that can lead to the poor mechanical performance of the composite. Therefore, the understanding of the behavior of the bio-based composites when exposed to wet environment is crucial in order to evaluate their efficient use. The present thesis is devoted to study the diffusive behavior of biobased PP/flax composites when exposed to wet environments. The objective is to analyze more precisely the repercussions of moisture absorption, specifically the swelling of the materials and the evolution of their mechanical properties with water absorption. The effects of fiber content, coupling agent and environmental relative humidity conditions on the aforementioned behaviors were investigated. Multi-scale approaches were tested to try to predict the diffusive behavior and the swelling at saturation of the composite based on the properties of its constituents. Additionally, a Finite Element Model was elaborated in order to simulate the obtained experimental results, which led to the determination of the diffusion parameters, the evolution of the hygroscopic expansion coefficient and the obtention of the stress distribution along the thickness of the material. |
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| Variantes de titre : | Effets de l absorption d eau sur le comportement de matériaux composites à renfort naturel : caractérisation et simulation numérique |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Nantes) Partenaire(s) de recherche : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Marco Gigliotti (Président du jury) ; Joël Bréard (Membre(s) du jury) ; Peter Davies (Rapporteur(s)) |
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