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International audience; This present work is devoted to the evaluation and identification by acoustic emission of the damage mechanisms in glass/epoxy composite laminates. The tested specimens were subjected to static and cyclic tensile stress in order to follow the propagation of the various modes of damage over time and to detect the most critical ones leading to the total rupture of the tested samples. Damage is manifested by matrix cracking, inter-ply debonding, delamination and fiber breakage. The acoustic signals collected during the experimental tests were analysed by a classification method consisting of the k-means method and principal component analysis (PCA); Le présent travail est consacré à l’évaluation et l’identification par émission acoustique des mécanismes d’endommagement dans les stratifiés verre/époxy. Les éprouvettes ont été sollicitées en traction statique et cyclique afin de suivre les différents modes d’endommagement dans le temps et de détecter ceux les plus critiques conduisant à la rupture totale des échantillons. L’endommagement se manifeste par la fissuration matricielle, la décohésion inter-plis, le délaminage et la rupture des fibres. Les signaux acoustiques collectés au cours des essais ont été analysés par une méthode de classification composée de la méthode de k-moyennes et d’une analyse en composantes principales (ACP).

The use of architectural structures has grown significantly in recent years because of the considerable benefits they offer. Many studies have highlighted the good properties provided by these materials. This study presents the characterization of the vibration behavior of an eco-composite sandwich structure with auxetic core. The skins, the core and the sandwich are made from the same bio-based material, it is the polylactic acid reinforced with flax fibers (PFF). The material is made using the 3d printing technique. Experimental tests were performed on different types of beams using the clamped-free configuration. At first, the damping properties of the skins as a function of frequency were determined. Subsequently, the same type of characterization was carried out on the auxetic core as well as the sandwich composite. Three different densities of the auxetic core were tested. The mechanisms responsible for the vibration response of sandwiches such as the basic material and the shape of the core used were discussed and allowed to explain the damping properties observed., L'utilisation des structures architecturales a connu une forte croissance ces dernières années en raison des avantages considérables qu'elles présentent. De nombreuses études ont mis en évidence les bonnes propriétés apportées par ces matériaux. Cette étude présente la caractérisation du comportement vibratoire d’une structure éco-composite sandwich à âme auxétique. Les peaux, l’âme et le sandwich sont fabriqués par le même matériau biosourcé qui est l’acide polylactique renforcé par des fibres de lin (PFF). Le matériau est fabriqué en utilisant la technique de l’impression 3D. Des essais d’analyse modale ont été réalisés sur différentes types de poutres en utilisant la configuration encastrée-libre. Dans un premier temps, les propriétés d’amortissement des peaux en fonction de la fréquence ont été déterminés. Par la suite, le même type de caractérisation a été mené sur les âmes auxétiques ainsi que les poutres sandwichs. Trois différentes densités d’âmes ont été testés. Les mécanismes responsables de la réponse vibratoire des sandwichs comme le matériau de construction de base et la forme de l’âme utilisé ont été discutés et ont permis d’expliquer les propriétés amortissantes observées.

The use of composite materials has emerged in recent years in different industrial sectors. Their main applications are in the transport, aerospace, construction, as well as in sports and leisure.This study presents an experimental study in real and in-situ health monitoring by acoustic emission of composite laminates based on natural constituents and thermoplastic resin. The material considered in this work is a unidirectional [0]8fabricated with Liquid Resin Infusion process (LRI) from flax fiber and resin thermoplastic ELIUM marketed by Arkema. The manufacturing is realized in the laboratory LAUM. Three types of specimens are developed: non-instrumented specimen (NI), instrumented specimen with a small sensor (IS) and instrumented specimen with a large sensor (IL). A first study is consecrated in the examination of the quasi-static behaviour of the bio-composite material with and without piezoelectric sensor. Also, the influence of the piezoelectric sensor in the quasi-static behaviour of the bio-composite structures have been developed. Then, Acoustic Emission (AE) method was used to analyse the different damage mechanisms detected in the laminated specimens., L’utilisation des matériaux composites s’est imposée depuis ces dernières années dans différents secteurs industriels. Leurs principales applications se trouvent dans le domaine du transport, de l'aéronautique, du bâtiment, ainsi que dans les sports et les loisirs. Cette étude porte sur la surveillance de l’état de santé des matériaux composites à base des constituants naturels et de résine thermoplastique par émission acoustique en incorporant des capteurs piézo-électriques au sein du matériau. Le matériau étudié dans ce travail est un composite stratifié à plis unidirectionnels de type [0]8 à base de fibre de lin et de résine thermoplastique Elium commercialisées par la société ARKEMA. Le procédé LRI ( Liquid Resin Infusion) est adapté pour la réalisation de ce composite. La mise en oeuvre est réalisée au sein du laboratoire LAUM. Trois types d’éprouvettes sont élaborés : éprouvette non instrumentée (NI), éprouvette instrumentée avec un petit capteur (PC) et éprouvette instrumentée avec un grand capteur (GC). Une première étude est consacrée à l’étude de l’influence de l’implant piézoélectrique dans le volume du matériau sur le comportement mécanique en traction quasi statique. Ainsi l’émission acoustique (EA) est utilisée dans ce travail pour analyser les différents mécanismes d’endommagement intervenant dans ce type de matériau.

In recent days, several industries are focus on the light weight and environmentallyfriendly materials with good mechanical and damping properties.Flax fiber reinforced composites have been proven in the field of dynamics with high vibration damping performance. Nevertheless, their static mechanical and fatigue characteristics are much less important than composites made of carbon fibers.To overcome these problems, hybridization technique of flax fibers and carbon fibers is used to manufacture compositesto enhance their properties.Therefore, the objective of this study is to investigate the effect of hybridization on the mechanical and vibratory behavior of composites.Two types of non-hybrid laminates (flax / epoxy and carbon / epoxy) and different hybrid laminates (flax / carbon / epoxy) have been experimentally characterized. At first, the different composite laminates were studied using uni-axial tensile tests. In a second step, an experimental modal analysis was conducted to identify the damping coefficients experimentally., Ces derniers jours, plusieurs industries se sont concentrées sur les matériaux légers et écologiques, dotés de bonnes propriétés mécaniques et amortissantes.Les composites renforcés de fibres de lin ont fait leur preuve dans le domaine de la dynamique en présentant des performances élevées en amortissement des vibrations. Néanmoins, leurs caractéristiques mécaniques statiques et de fatigue sont nettement moins importantes que celles des composites constitués de fibres de carbone. Pour surmonter ces problèmes, la technique d'hybridation de fibres de lin et de fibres de carbone est utilisée pour fabriquer les composites afin d’améliorer leurs propriétés.De ce fait, l’objectif de la présente étude consiste à investiguer l’effet de l’hybridation sur le comportement mécanique et vibratoire des composites. Deux types de stratifiés non-hybride (lin/époxy et carbone/époxy) et différentes stratifiés hybrides (lin/carbone/époxy) ont été caractérisés expérimentalement.Dans un premier temps, les différents stratifiés composites ont été étudiés à l'aide des essais de traction uni-axiaux. Dans un deuxième temps, une analyse modale expérimentale a été menée afin d’identifier expérimentalement les coefficients d’amortissement

International audience; Degradation of mechanical properties in laminated composite is a complex mechanism which results from different modes of damage that depends on many parameters. For this purpose, different experimental studies have been carried out to characterize this damage under monotonic stresses. This paper presents an experimental and numerical study of the mechanical behavior of glass / epoxy composites. Four types of laminated composite made up of 8 plies of fiberglass and an epoxy resin with different stacking sequences are studied. This characterization is carried out with different tensile tests under various stress levels. Then, a numerical approach is applied to predict the fatigue lifeof the glass / epoxy composites using the finite element method (FEM). The comparison of the results obtained during the two approaches is presented in this study.; Le développement des dégradations dans un composite stratifié est un mécanisme complexe qui résulte de différents modes d’endommagements souvent concomitants et qui dépend de nombreux paramètres. Dans cet objectif différentes études expérimentales ont été réalisés en ce qui concerne les endommagements sous sollicitations monotones ou cycliques, servant de base à des modélisations. Le présent article présentera une étude expérimentale et numérique du comportement mécanique des stratifiés verre/époxy. Quatre composites stratifiés sont étudiés, ils sont tous constitués de 8 plis en fibres de verre et d’une résine époxy avec différentes séquences d’empilement. Cette caractérisation est menée à partir des essais de traction réalisés sous différents niveaux de contraintes. Ensuite, une approche numérique est développée afin de prédire la durée de vie du composite verre/époxy en utilisant des calculs par éléments finis. La confrontation des résultats obtenus avec les deux approches est présentée au cours de cette étude.

International audience; In order to evaluate the benefit of new materials used for dimensioning damage-tolerant structures, the present paper develops a dynamic characterization of the mechanical behavior of eco-composites sandwich structures and laminates. The thin skins are made up with several plies of thermoplastic polymer resin reinforced with flax fibers. The core of the sandwich is an assembly of balsa wood. The resin used is a thermoplastic polymer activated by a peroxide. The proposed experiments investigate the response of the overall structure to dynamic loading in low-energy impact / indentation configuration. In order to deepen the results obtained, the influence of the characteristics of the components, in particular the thickness and the density of the core, as well as the stacking sequence of the skins was studied. The damage mechanisms and failure modes observed are studied in order to establish a failure chronology making it possible to characterize the resistance to the impact of the structure. The results show a good capacity of the Flax / Elium / Balsa sandwich to dissipate impact energy. However, energy dissipation generates severe damage mechanisms, especially on the opposite face.; Dans la perspective d’évaluer l’intérêt de nouvelles solutions matériaux utilisées pour le dimensionnement de structures tolérantes aux dommages, la présente étude développe une caractérisation dynamique du comportement mécanique de matériaux et de structures sandwiches éco-composites. Les peaux sont constituées de plusieurs plis de résine polymère thermoplastique renforcée de fibres de lin. L’âme du sandwich est un assemblage de bois balsa. La résine EliumTM infusée en une seule étape est un polymère thermoplastique activé par un peroxyde. Les expérimentations proposées décrivent la réponse de la structure globale vis-à-vis d’un chargement dynamique rapide en configuration d’impact/indentation à faible masse et faibles vitesses. Pour approfondir les résultats obtenus, l’influence des caractéristiques des constituants, notamment de l’épaisseur et de la masse volumique de l’âme, ainsi que de la séquence d’empilement des peaux a été étudiée. Les mécanismes d’endommagement et de rupture observés sont étudiés afin d’établir une chronologie de l’endommagement permettant de caractériser la résistance à l’impact de la structure. Les résultats montrent une bonne capacité du sandwich Lin/Elium/Balsa à dissiper l’énergie de l’impact. Toutefois, la dissipation d’énergie génère des mécanismes d’endommagement sévères, en particulier sur la face opposée à celle impactée.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L’étude expérimentale proposée à pour objectifs de décrire les mécanismes d’endommagement survenant dans un composite à matrice polymère renforcée par des fibres végétales. Les résultats obtenus au cours d’essais de traction uni-axiale ont été analysés, afin de cerner, qualifier et quantifier les mécanismes en jeu. Des fibres de lin unidirectionnelles continues ont été associées à une résine thermoplastiqueliquide par infusion. Des éprouvettes du composite stratifié ont été testées selon différentes orientations et différentes séquences d’empilement. Les essais ont été suivis par émission acoustique et les évènements enregistrés ont été classifiés de manière non supervisée selon des descripteurs temporels. D’autre part, des analyses microscopiques des fronts de rupture ainsi que des sections d’éprouvettes partiellement sollicitées ont été réalisées afin de tenter de corréler à différentes échelles la classification obtenue des évènements acoustiques et les mécanismes d’endommagement.

International audience; L'objet de ce présent travail est d'analyser les effets de l'endommagement de type décohésion sur le comportement en fatigue cyclique du matériau sandwich. Le matériau considéré dans cette étude est constitué de stratifiés à fibres de verre et de résine époxyde de type [02 /902]S pour les peaux et d'une mousse en PVC de masses volumiques 60 et 100 kg/m3 pour l'âme. Les essais de fatigue cyclique sont menés en flexion 3-points et sont conduits en contrôlant le déplacement. Les effets de la longueur de fissure de type décohésion sur la boucle d'hystérésis et sur l'amortissement ont été étudiés pour différents nombres de cycles. L'analyse des résultats obtenus montre que les cycles d'hystérésis et l'amortissement sont sensibles à la longueur de la fissure et au nombre de cycles de fatigue.

National audience; Ce travail propose une étude expérimentale des différents mécanismes d'endommagement des matériaux éco-composites à fibres de lin et résine époxyde. Les signaux acoustiques ont été enregistrés lors d'essais de traction sur des éprouvettes de ce matériau. Suivant le type de sollicitation et l'orientation des fibres dans les matériaux, certains modes d'endommagement sont privilégiés par rapport à d'autres. Ainsi, des signatures acoustiques provenant de quatre modes d'endommagement ont été identifiés: fissuration de la matrice, décohésion fibre-matrice, délaminage et rupture de fibres. Des techniques d'analyse statistique multivariable (k-moyenne) sont utilisées afin de distinguer les signaux correspondants à ces modes d'endommagement. Les paramètres utilisés pour la classification sont ceux issus de l'analyse temporelle conventionnelle des données d'EA: amplitude, énergie, nombre de coups... Les résultats obtenus par la classification sont encourageants, notamment pour les matériaux les plus complexes, en particulier les stratifiés croisés [(0/90)2]s, [02/902]s et un hybride [0L|0v|90L|90v]s, pour les quels la discrimination des mécanismes d'endommagement a été très concluante.

Le présent travail a pour objet la caractérisation et le suivi de l'endommagement de matériaux composites stratifiés lors des essais de traction statique en charge - décharge, en utilisant une méthode d'évaluation non destructive (Emission Acoustique) sur des éprouvettes instrumentées par trois capteurs acoustiques, l'acquisition est faite à l'aide du logiciel AEwin et le traitement par le logiciel Noesis de la société EPA, La classification des signaux acoustiques est réalisée selon une méthode non supervisée multi variables à cinq descripteurs (temps de monté, nombre de coups, énergie, durée et l'amplitude). Le nombre de classes exactes est déterminé par la minimisation du coefficient Rij (Davies et Bouldin), Pour chacun des matériaux étudiés sous chargement statique et cyclique trois types d'endommagements ont été discriminés rupture matricielle, décohésion fibre matrice et rupture de fibres en traction.

Le béton de polymère est l'objet d'un intérêt croissant et de recherches importantes dus à sa large gamme d'applications possibles notamment dans la construction civile. Cette classe de matériaux est constituée d'un liant de polymère thermoplastique ou thermodurcissable, et d'une charge minérale comme le gravier ou la pierre concassée et du sable. La connaissance du comportement de ces matériaux en statiques ne suffit pas et son développement nécessite des informations complémentaires sur son comportement dynamique sous des charges importantes et sur de longues durées comme le fluage. L'objectif de ce travail est d'analyser l'endommagement et la rupture de ces matériaux sollicités en fluage en utilisant l'Emission Acoustique (EA). Une analyse statistique multivariable des signaux d'EA collectés est effectuée. La classification de ces signaux basée une méthode de coalescence floue a permis d'identifier trois classes correspondant aux signatures acoustiques de trois mécanismes d'endommagement (fissuration matricielle, décohésion interfaciale et rupture des agrégats) et leur chronologie d'apparition pendant l'essai. Une assez bonne corrélation entre la durée du fluage primaire, repérée par un minimum d'activité acoustique et le temps à rupture où l'activité acoustique est très forte a été constatée. Ce résultat important montre les liens entre les deux phases et permet d'envisager un moyen d'estimation de la durée de vie résiduelle de ces matériaux en fluage.

Le présent article contribue à mettre en relief l'impact de la fatigue en traction et le vieillissement hydrique en eau salée sur un composite à base de fibres d'aramide taffetas et de résine époxyde sous surveillance acoustique. A cet effet, des éprouvettes en stratifiés ont été fatiguées en premier lieu selon plusieurs nombres de cycles (100 à 50000 cycles) avant d'être immergées en second lieu pendant plusieurs durées (100 à 1000h) dans de l'eau salée (37). Le suivi acoustique a été réalisé grâce à trois capteurs piézoélectriques qui ont été placés sur les surfaces des éprouvettes lors des essais statiques. Il nous a permis de détecter en direct les différents types d'endommagement occasionnés par la fatigue et le vieillissement (fissuration matricielle, délaminage et rupture des fibres).Les résultats obtenus qui mettent en reliefs les effets de la fatigue et du vieillissement, montrent que ces deux paramètres diminuent les caractéristiques à la ruptures du matériau, progressivement en fonction de l'augmentation des nombres de cycles et de l'augmentation des durées d'immersions.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L'endommagement et la rupture par fluage de béton à base polymère ont été étudiés d'un point de vue mécanique et par émission acoustique. Nous avons identifié les signatures acoustiques associées aux différents mécanismes d'endommagement du matériau. L’analyse de l’activité acoustique a permis de trouver une relation entre le temps à rupture et le temps de transition du fluage primaire. Ce résultat pourra être utilisé pour la prédiction de la rupture de ces matériaux.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Les effets d’un endommagement progressif sur le comportement vibratoire d’un matériau sandwich sont analysés en terme de fréquence et d’amortissement. L’analyse expérimentale et par éléments finis est menée dans le cas de flexion de poutres. Les caractéristiques dynamiques obtenues expérimentalement et numériquement sont en bon accord et permettent de proposer des indicateurs d’endommagement fiables et sensibles.

National audience; Dans ce travail nous proposons une évaluation expérimentale et numérique par éléments finis de l'amortissement des matériaux sandwichs. L'analyse expérimentale utilise une poutre en flexion encastrée à une extrémité et l'autre libre avec une excitation impulsionnelle. L'analyse par éléments finis est basée sur la théorie des stratifiés avec cisaillement transverse. Les énergies de déformation dans les diverses couches des matériaux sont déduites des champs des contraintes et des déformations. Les énergies de déformation associées aux amortissements des constituants permettent ensuite de déterminer l'amortissement global de la poutre considérée. Ces analyses ont été appliquées aux matériaux sandwichs dans le cas des vibrations en flexion de poutres. Dans le but d'identifier l'influence des caractéristiques des constituants sur l'amortissement du matériau sandwich, une étude paramétrique a été ensuite effectuée. Cette analyse a permis de mettre en évidence la possibilité d'optimiser l'amortissement de ces matériaux en faisant varier divers paramètres.

National audience; Le présent travail a pour objet de mettre en évidence les potentialités des méthodes d'évaluation non destructive (END) par vibrations linéaires pour la caractérisation et le suivi de l'endommagement des matériaux composites stratifiés. Les propriétés mécaniques des stratifiés ont été déterminées par des essais de traction effectués sur différentes éprouvettes selon la norme ASTM. Des cycles de charge et décharge en traction avec plusieurs niveaux de chargements sont appliqués à différentes éprouvettes constituées de fibres verre et de résine époxyde du type [(0/90)2]s. Pour chaque niveau de chargement, l'analyse vibratoire a été effectuée dans le cas de la flexion des poutres, les poutres étant encastrées à une extrémité et libre à l'autre. Les courbes expérimentales font apparaître des pics correspondant aux fréquences de résonances de la poutre. Nous constatons que lorsque le niveau de chargement augmente, les pics de résonances se décalent vers les basses fréquences. Ce décalage est plus important lorsque la fréquence de résonance augmente. Cette étude montre la possibilité d'utiliser les vibrations comme une méthode de contrôle de santé des matériaux en service.

National audience; Le présent travail s'intéresse à l'identification par émission acoustique et à l'analyse des mécanismes d'endommagement du béton polymère soumis à charges importantes et sur longues durées. Des essais sont conduits sur des éprouvettes prismatiques sollicitées en fluage, en flexion 3 points. Les signaux de l'émission acoustique générés par les éprouvettes sont recueillis et ont été analysés par la technique d'analyse statistique multivariable (méthode de coalescence floue) et par analyse en composantes principales. Cette analyse est basée sur des paramètres issus de l'analyse temporelle conventionnelle des données d'EA (amplitude, énergie, nombre de coups...) afin de distinguer les signatures correspondants aux différents mécanismes d'endommagement du matériau (microfissuration de la résine, décohésion résineagrégats, et la rupture des agrégats) avec leurs chronologie d'apparition au cours de l'essai en fluage. L'analyse des activités acoustiques au cours des essais de fluage nous à permis ensuite de trouvé une corrélation intéressante entre le temps de rupture et le temps de transition du fluage primaire/secondaire. Ce résultat peut être utilisé pour la prédiction de la rupture des matériaux granulaires à base polymère au cours des essais de longues durées.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Nous avons étudié les réponses en fréquence de trois structures en matériaux composites: stratifiés, stratifiés avec couche viscoélastique et sandwich. Les propriétés des matériaux en fonction de la fréquence ont été identifiées en confrontant l’analyse expérimentale et calcul par éléments finis. La modélisation a été menée en tenant compte de la dépendance en fréquence des propriétés mécaniques des matériaux. Un bon accord entre les résultats expérimentaux et de la modélisation a été obtenu.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Dans cette étude nous nous sommes intéressés à l'analyse de l'endommagement et à la rupture de béton à base polymère. Ce matériau est élaboré à partir d'une matrice polymère renforcée par des granulats et du sable. Le comportement du matériau et son endommagement sont étudiés d'un point de vue expérimental. D'un point de vue numérique, l'endommagement est modélisé à travers une approche itérative par éléments finis. Cette approche consiste dans un premier temps à distribuer les contraintes à la rupture dans la structure de manière statistique, après calculer le rapport entre les contraintes moyennes et les contraintes à la rupture des éléments. Les éléments pour lesquels ce rapport est supérieur à 1 sont rompus. L'opération est répétée en passant au cycle suivant de manière itérative jusqu'à la ruine de la structure. Cette modélisation permet de suivre la progression de l'endommagement en fonction de nombre de cycles.