Integrated health monitoring of unidirectional bio-composites

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.