Djamy Koumba Mendoue : Étude du comportement thermomécanique des composites acrylique nanochargé/fibres de lin : approche expérimentale et numérique

Jury

• Rodrigue Matadi Boumbimba (Université de Lorraine, directeur de thèse)
• Abdelkibir Benelfellah (IPSA, co-directeur de thèse)
• Abdelghani Saouab (Université du Havre, rapporteur)
• Abdellatif Imad (Université de Lille, rapporteur)
• Marianne Cochez (Université de Lorraine, examinatrice)
• Siham Touchal (Université de Strasbourg, examinateur)
• Ozgen Colak (Yildiz Technical University, examinateur)

Mots clés : composites UD, résine Elium acrylique, fibres de lin, microscopie, nanocomposites, MWCNT, modélisation, résistance à l’impact basse vitesse

Abstract

Au cours de cette étude, nous avons évalué le comportement thermomécanique des composites à matrice acrylique renforcée par des fibres de lin nanochargées, en combinant une approche expérimentale et numérique. Nous avons d’abord examiné la compatibilité de la résine thermoplastique Elium acrylique avec des fibres de lin et des nanotubes de carbone multiparois (MWCNT), en analysant l’influence de ces nanocharges sur les propriétés mécaniques, thermiques, viscoélastiques et électriques. Ensuite nous avons étudié l’impact des nanocharges MWCNT sur les composites unidirectionnels (UD) lin/Elium acrylique, en mettant en évidence leurs effets sur les propriétés mécaniques, viscoélastiques et électriques. Une attention particulière a été portée aux effets du vieillissement sous eau sur les performances des composites UD, avec et sans nanocharges. Sur le plan numérique, nous avons développé un modèle analytique pour prédire l’évolution du module d’Young en fonction de la température et de la vitesse de déformation. Par ailleurs, une simulation de l’impact basse vitesse a été réalisée sur le composite lin/Elium acrylique, afin de comparer les résultats numériques aux données expérimentales. Les résultats obtenus laissent apparaitre un problème de réticulation de la résine Elium acrylique en présence des MWCNT, se traduisant par une dégradation de ses propriétés mécaniques et viscoélastiques. Cette altération a été attribuée à l’effet inhibiteur des MWCNT sur le processus de polymérisation de la résine Elium acrylique. Néanmoins, une amélioration notable des propriétés électriques a été constatée avec une augmentation de la concentration en MWCNT. Pour les composites UD, l’intégration des MWCNT, se traduit par une augmentation de leurs propriétés thermomécaniques et électriques, en réduisant l’absorption d’eau et le coefficient de diffusion. Cependant, leur efficacité dans la limitation des effets négatifs du vieillissement sous eau sur les propriétés mécaniques est restée limitée. Sur le plan numérique, le modèle analytique proposé a montré une excellente corrélation avec les données expérimentales pour le composite lin/Elium acrylique et la résine non chargée. Ces résultats confirment l’intérêt de l’utilisation des nanotubes de carbone pour moduler certaines propriétés des composites, tout en soulignant les défis liés à leur intégration dans des matrices thermoplastiques. De plus, les courbes issues de la simulation sous Abaqus de l’impact basse vitesse pour un composite lin/Elium acrylique non chargé ont montré une bonne concordance avec les courbes expérimentales.

En visioconférence

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