Vieillissement artificiel et vieillissement naturel en ambiance tropicale de composites modèles époxy/verre PDF Download
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Author: Thanh Hoi Nguyen
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Book Description
Un composite époxy/fibre de verre élaboré à partir de matériaux simplifiés a été soumis en parallèle à du vieillissement artificiel (UV et thermohydrique) et à du vieillissement naturel (climat tropical humide). Une étude des matériaux (résine seule et composite) à travers un large panel de techniques de caractérisation physico-chimiques, mécaniques et de moyens d'observation (MEB, AFM) a permis d'identifier clairement la structure, la morphologie et les principales propriétés du réseau époxy-amine de l'état initial. Une caractérisation systématique des échantillons par couches de 20 microns d'épaisseur a permis, en particulier, d'identifier un gradient de structure et de propriétés dans les 200 premiers microns à la surface des plaques de résine et de composite. Ce gradient est attribué à l'évaporation du durcisseur amine lors de l'élaboration des matériaux. Dans les plaques de composites, le DMA ainsi que l'AFM ont permis de mettre en évidence une zone d'interphase autour des fibres pour laquelle le réseau époxy-amine présente des caractéristiques différentes de celles de la résine en masse.La même méthodologie a été adoptée pour suivre l'évolution de ces matériaux lors des vieillissements artificiels et naturels.Les études séparées des vieillissements UV et thermohydrique ont permis de mettre en évidence les altérations chimiques et physico-chimiques de la matrice seule d'une part, et des interphases fibres/matrice d'autre part. Le vieillissement photochimique se montre le plus dégradant pour la surface des plaques, alors que les effets du vieillissement thermohydrique sont principalement observés au niveau des interfaces fibres/matrice dans les composites. Dans les deux cas également, nous pouvons proposer des mécanismes simplifiés de dégradation de la résine époxy-amine.Enfin, les résultats de caractérisation après le vieillissement naturel nous permettent de faire des corrélations avec les vieillissements artificiels et de pointer les effets prépondérants des deux paramètres de vieillissement, ainsi que d'avancer un facteur d'accélération.
Author: Thanh Hoi Nguyen
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Un composite époxy/fibre de verre élaboré à partir de matériaux simplifiés a été soumis en parallèle à du vieillissement artificiel (UV et thermohydrique) et à du vieillissement naturel (climat tropical humide). Une étude des matériaux (résine seule et composite) à travers un large panel de techniques de caractérisation physico-chimiques, mécaniques et de moyens d'observation (MEB, AFM) a permis d'identifier clairement la structure, la morphologie et les principales propriétés du réseau époxy-amine de l'état initial. Une caractérisation systématique des échantillons par couches de 20 microns d'épaisseur a permis, en particulier, d'identifier un gradient de structure et de propriétés dans les 200 premiers microns à la surface des plaques de résine et de composite. Ce gradient est attribué à l'évaporation du durcisseur amine lors de l'élaboration des matériaux. Dans les plaques de composites, le DMA ainsi que l'AFM ont permis de mettre en évidence une zone d'interphase autour des fibres pour laquelle le réseau époxy-amine présente des caractéristiques différentes de celles de la résine en masse.La même méthodologie a été adoptée pour suivre l'évolution de ces matériaux lors des vieillissements artificiels et naturels.Les études séparées des vieillissements UV et thermohydrique ont permis de mettre en évidence les altérations chimiques et physico-chimiques de la matrice seule d'une part, et des interphases fibres/matrice d'autre part. Le vieillissement photochimique se montre le plus dégradant pour la surface des plaques, alors que les effets du vieillissement thermohydrique sont principalement observés au niveau des interfaces fibres/matrice dans les composites. Dans les deux cas également, nous pouvons proposer des mécanismes simplifiés de dégradation de la résine époxy-amine.Enfin, les résultats de caractérisation après le vieillissement naturel nous permettent de faire des corrélations avec les vieillissements artificiels et de pointer les effets prépondérants des deux paramètres de vieillissement, ainsi que d'avancer un facteur d'accélération.
Author: IFREMER (BREST). DIRECTION INGENIERIE TECHNOLOGIE INFORMATIQUE. GENIE OCEANIQUE. MATERIAUX MARINS.
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Author: Walid Trabelsi
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Pages : 181
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Les stratifiés composites exposés à haute température subissent une dégradation induite principalement par la thermo-oxydation de la matrice. Celle-ci se manifeste par la formation d'une couche oxydée de faible épaisseur à la surface des pièces. Ce phénomène superficiel induit une perte de masse et provoque une modification du comportement mécanique. L'objectif de cette étude est la prévision du comportement et l'évolution des propriétés de la matrice époxy et de trois stratifiés époxy-carbone (UD, [03/903]s et [453/-453]s) soumis à un vieillissement isotherme ou un cyclage thermique sous environnement oxydant. Un modèle de simulation fondé sur un schéma standard d'oxydation de la matrice couplé avec l'équation de diffusion de l'oxygène a été mis en place, il permet de prédire le profil de la concentration des produits d'oxydation à partir duquel on détermine les épaisseurs des couches oxydées et les pertes de masse. Ce modèle a été validé dans le cas du vieillissement isotherme et du cyclage thermique du composite UD. L'accord entre la théorie et l'expérience est excellent pour la perte de masse jusqu'à l'apparition des fissures et acceptable pour les épaisseurs de couche oxydée. La thermo-oxydation de la matrice induit une fragilisation de la zone de peau dont les propriétés mécaniques sont différentes de celles du coeur du matériau. L'étude expérimentale des propriétés mécaniques instantanées de la couche oxydée montre une chute du module d'Young et des propriétés à la rupture au cours du vieillissement. De même la ténacité de la couche oxydée de la matrice diminue en fonction de l'avancement de l'oxydation. Les fissures sont créées sur les bords et se propagent vers le coeur de l'échantillon au fur et à mesure que le matériau est vieilli. Elles peuvent induire une fragilisation totale et un changement global du comportement mécanique de l'échantillon.
Author: Denis Cottevieille
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Pages : 26
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Author: IFREMER (BREST). DIRECTION INGENIERIE TECHNOLOGIE INFORMATIQUE. GENIE OCEANIQUE. MATERIAUX MARINS.
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Author: Isabelle Pires
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Pages : 253
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Author: LAURENT.. SALMON
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Pages : 138
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UN RESEAU MULTICOUCHES D'ORGANOSILANE EST DEPOSE SUR LA SURFACE DES FIBRES DE VERRE, DES LEUR FABRICATION, POUR PROMOUVOIR ET MAINTENIR L'ADHESION ENTRE LE VERRE ET LA MATRICE ORGANIQUE DU COMPOSITE. AFIN D'ETUDIER LA CINETIQUE DE VIEILLISSEMENT DE CE RESEAU, NOUS AVONS SYNTHETISE, A PARTIR D'ORGANOSILANES COURAMMENT UTILISES AVEC LE SYSTEME FIBRE DE VERRE-RESINE EPOXYDE, DES MATERIAUX MODELES MACROSCOPIQUES. NOUS AVONS CARACTERISE CES MODELES ET ETUDIE LEUR VIEILLISSEMENT DANS DIVERSES CONDITIONS D'HUMIDITE RELATIVE ET DE TEMPERATURE. NOUS AVONS PU MONTRER QUE LES RESEAUX MODELES POUVAIENT VIEILLIR SOIT PAR HYDROLYSE DES LIAISONS CHIMIQUES QUI LIENT LES MOLECULES D'ORGANOSILANE (LIAISONS SILOXANE) SOIT AU CONTRAIRE PAR UNE AUGMENTATION DU DEGRE DE CONDENSATION DES MATERIAUX. NOUS AVONS EXPLIQUE CES EVOLUTIONS CONTRADICTOIRES A L'AIDE D'UN MODELE CINETIQUE. NOUS AVONS ENFIN TENTE DE CORRELER LES RESULTATS OBTENUS A PARTIR DES MODELES AVEC CEUX OBTENUS LORS DU VIEILLISSEMENT DE COMPOSITES RESINE EPOXYDE-FIBRE DE VERRE, DIFFERANT PAR LA NATURE CHIMIQUE DE L'AGENT DE COUPLAGE UTILISE LORS DE L'ENSIMAGE DES FIBRES.
Author: Wendlamita Zombré
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Notre thèse s'insère dans le cadre du projet ANR Micro « Matériaux Innovants Composites pour la Réparation d'Ouvrages : Approche fiabiliste du dimensionnement pour leur requalification et la prédiction de leur durabilité » L'objectif principal de la thèse est d'appréhender le problème de la durabilité par une approche expérimentale phénoménologique multi-échelle et de proposer des modèles de durée de vie au sens probabiliste. Le matériel d'étude est un carbone/époxy bidirectionnel non équilibré en masse (70% /30%) réticulé à l'ambiante et mis en œuvre par moulage au contact. Six vieillissements hygrothermiques obtenus par croisement entre les températures (20°C, 40°C et 60°C) et les humidités (50%, 75% et immersion) à diverses échéances ont été réalisés au cours de l'étude. Après identification des divers indicateurs, nous avons réalisé des analyses physico-chimiques (absorption-désorption, DSC, TMA, Infrarouge, DMA et Tomographie) ainsi qu'un suivi des caractéristiques mécaniques (traction, cisaillement interlaminaire, pull-out et double cisaillement) afin de définir les différents mécanismes de dégradation des propriétés mécaniques et physicochimiques des matrices polymères, des interfaces fibres-matrice, des joints de colle à l'interface composite-structure renforcée au cours du vieillissement pour le système classique Carbone/Epoxy. Ces indicateurs ont été analysés statistiquement afin de valider plus rigoureusement les tendances qui ont été observées. Le suivi des indicateurs mécaniques de performance par le vieillissement accéléré a été réalisé puis comparé à 1 an de vieillissement naturel. L'antagonisme des différents mécanismes de dégradations a été mis en évidence dans le cas de traction simple et du cisaillement interlaminaire. Il ressort que la plastification est le mécanisme qui affecte le plus les performances des composites carbone/époxy. Pour les températures élevées, il semble que la post-réticulation en densifiant le réseau a amélioré les cohésions interfaciales, ce qui a inhibé l'impact de la dégradation thermique sur les performances mécaniques. En comparant avec le vieillissement naturel, on a pu remarquer que le vieillissement en milieu aqueux était plus dégradant de façon générale et accélérait convenablement la dégradation en milieu naturel. En particulier, les tendances observées ne suivent pas des évolutions qui permettent d'apprécier trivialement la chute de performance par des modèles de prédiction. La qualité de l'adhérence composite/béton a été évaluée par des tests d'arrachement. Les fortes disparités entre les résultats rendent les interprétations délicates. Mais il a été mis en évidence que la post-réticulation semblent améliorer la cohésion tandis que la plastification est très néfaste pour la stabilité du joint de colle accélérant de façon excessive la dégradation en comparaison avec le vieillissement naturel. Cette instabilité a également été prouvée par les tests de double cisaillement où le délaminage était observé dès les premières échéances de vieillissement. La dernière partie du travail a consisté à proposer un traitement statistique des données pour valider tout d'abord les tendances observées expérimentalement, apporter plus d'informations et discuter sur le choix des modèles de prédiction. Bien que très apprécié par la communauté, l'utilisation des modèles physiques n'est pas systématique car elle suppose des performances dégénératives, ce qui en pratique n'est pas le cas. Une approche physique a été proposée sur la base de données épurée afin de respecter les conditions d'écriture du modèle. Le modèle choisi pour prédire la résistance ultime en traction est conservateur mais a le mérite d'être utilisable pour des études de fiabilité. L'enrichissement bayésien pourra être utilisé pour démontrer l'avantage qu'il peut conférer dans les études de fiabilité
Author: Philippe Castaing
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Book Description
LES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE POLYESTER INSATURE ET A FIBRES DE VERRE SONT SUJETS A UN CLOQUAGE D'ORIGINE OSMOTIQUE LORSQU'ILS SONT AU CONTACT DE L'EAU EN GENERAL ET DE L'EAU DE MER EN PARTICULIER. CE PHENOMENE S'AVERE NUISIBLE CAR IL CONDUIT A TERME AU DELAMINAGE DES STRUCTURES. LES RESULTATS D'UNE ETUDE SYSTEMATIQUE DU CLOQUAGE DE CES COMPOSITES EN MILIEU AQUEUX EN VUE DE SON INTERPRETATION SONT DECRITS DANS LE PRESENT MANUSCRIT. EN PLUS D'UNE INTRODUCTION ET D'UNE CONCLUSION, LE MEMOIRE COMPORTE TROIS PARTIES PRINCIPALES: LA PREMIERE QUI EST CONSTITUEE DE RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES FAIT LE POINT SUR LE VIEILLISSEMENT ET LE CLOQUAGE DES COMPOSITES POLYESTER/FIBRES DE VERRE; LA SECONDE DETAILLE LES TESTS DE VIEILLISSEMENT ACCELERES AUXQUELS SONT SOUMIS CES MATERIAUX ET LES METHODES PHYSICO-CHIMIQUES ET MECANIQUES MISES EN UVRE POUR LE SUIVI DE L'ENDOMMAGEMENT; LA TROISIEME RASSEMBLE LES RESULTATS DES TESTS ET PROPOSE UNE MODELISATION MECANIQUE DU CLOQUAGE ELABOREE A PARTIR DE LA THEORIE DES PLAQUES ET PERMETTANT UNE PREDICTION DU DELAMINAGE DES STRUCTURES
Author: Sofiène Marouani
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Pages : 38
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Book Description
L'objectif de cette thèse est d'initier une réflexion sur le vieillissement des matériaux composites utilisés en renforcement des structures du Génie Civil. En effet la méconnaissance de la durabilité des matériaux composites est un frein à leur utilisation. Au cours de ce travail de thèse, nous avons dans un premier temps étudié l’influence des conditions de mise en œuvre sur les propriétés initiales du composite. Dans cette première partie, les composites carbone-Epoxy et carbone-vinylester ont été élaborés par moulage au contact tout en variant le couple Température-Humidité de mise en œuvre et du support béton ainsi que la formulation des systèmes réactifs. Dans la deuxième partie, nous avons sélectionné des cycles de vieillissement reflétant les conditions réelles dans lesquelles travaille le matériau composite en réparation et/ou renforcement des structures. Les composites ont subi un vieillissement accéléré (contrainte thermique, hygrométrique, chimique, thermochimique, hygrothermique, des cycles de gel-dégel,...) pendant 18 mois. En parallèle, nous avons lancé des essais de vieillissement naturel. Un élément prépondérant du vieillissement est le support contact en l’occurrence le substrat béton qui présente un pH basique, ce qui nous a mené à étudier le vieillissement du couple béton-composite. Plusieurs essais de caractérisation de type mécanique ou thermo-rhéologique ont été mis en œuvre afin de suivre l’évolution des propriétés des composites vieillis. La finalité de ce travail de thèse consiste à tester des méthodes de vieillissement représentatives des conditions réelles en génie civil et à développer des essais de caractérisation précis afin de pouvoir déterminer des indicateurs de durabilité fiables. Les résultats enregistrés sur une base de temps de vieillissement programmée entre 0 et 18 mois démontrent que selon le milieu de vieillissement, la nature de la matrice (époxy ou vinylester) et les conditions de mise en œuvre, les propriétés des composite et évoluent différemment au cours du temps
