RÉSUMÉ:

En raison de leurs excellentes propriétés spécifiques, les matériaux composites à matrice organique sont de plus en plus utilisés dans le secteur des transports. Durant leur vie en service, ces matériaux composites sont souvent soumis à des environnements hygroscopiques agressifs. Dès la phase transitoire du processus de diffusion, l’absorption d’eau engendre des variations dimensionnelles ainsi que la plastification du réseau polymère, ce qui modifie son comportement mécanique.

Ce travail est dédié à la caractérisation expérimentale des lois de comportement hygro-mécaniques des matériaux étudiés au cours d’un vieillissement humide. Des méthodes d’analyse numérique permettent d’identifier l’évolution de certaines propriétés matériaux dans la phase transitoire du processus. Parmi ces propriétés, une attention particulière est portée au coefficient de gonflement hygroscopique et au module de traction. Afin de simuler les observations expérimentales, on a mis en place un modèle multi-physique et multi-échelle tenant compte, non seulement du gonflement hygroscopique local au cours de la phase transitoire de diffusion de l’humidité, mais aussi de la diminution du module élastique. Par ailleurs, les modèles hygro-mécaniques proposés sont étendus au cadre stochastique afin de considérer les incertitudes expérimentales.
Les modèles sont implémentés dans le code éléments finis Abaqus® afin de réaliser des simulations numériques prédisant les champs de teneur en eau ainsi que les états mécaniques internes. L’approche proposée est validée sur la base des résultats expérimentaux et plusieurs études numériques sur le polyamide seul ou sur des composites sont présentées.

JURY:

Directeur de thèse:

Frédéric JACQUEMIN, Professeur des Universités, Université de Nantes

Co-directeur de thèse:

Sylvain FREOUR, Maître de Conférences HDR, Université de Nantes

Rapporteurs :

Yoann JOLIFF, Maître de Conférences HDR, Université de Toulon
Fodil MERAGHNI, Professeur des Universités, Arts et Métiers Paritech

Examinateurs :

Alexandre CLEMENT, Maître de Conférences, Université de Nantes
Xavier COLIN, Professeur des Universités, Arts et Métiers Paritech

Membre invité:

Jérôme BIKARD, Ingénieur de recherche, Solvay R&I