Élaboration et caractérisation des structures stratifiés/sandwich, matrice organique/ renfort fibreux

MASMOUDI, Amina (2025) Élaboration et caractérisation des structures stratifiés/sandwich, matrice organique/ renfort fibreux. Doctoral thesis, Faculté des Sciences et de la technologie.

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Abstract

Les structures sandwich sont devenues indispensables dans les applications d’ingénierie modernes en raison de leur excellent rapport résistance/poids et de leur capacité à associer des matériaux dont les propriétés mécaniques se complètent. En combinant des peaux externes à haute rigidité avec des âmes à faible densité, ces structures offrent une rigidité en flexion accrue et une capacité portante améliorée, tout en conservant un poids minimal. Les mousses de polyuréthane (PU) et de polystyrène (PS) sont des choix d’âme habituels, appréciés pour leurs excellentes propriétés d’isolation thermique et leur facilité de mise en œuvre. Cependant, leur comportement mécanique sous chargements statique et cyclique est fortement influencé par la densité d’âme et la microstructure cellulaire, ce qui nécessite des investigations approfondies. Cette thèse étudie les performances mécaniques de structures composites sandwich composées de peaux en polymère renforcé de fibres de verre (GFRP) et d’âmes en mousse polymère, ainsi que d’âme hybride innovant intégrant des connecteurs renforcés. Une analyse expérimentale complète a été menée afin de caractériser le comportement structural de ces composites sandwich, incluant des essais de compression à plat et sur chant, des essais de cisaillement, ainsi que des essais de flexion trois points en régime statique et cyclique. La corrélation d’images numériques (DIC) a été utilisée pour obtenir des mesures de déformation en champ complet, tandis que la microscopie électronique à balayage (MEB) a permis d’analyser les mécanismes de rupture et d’évaluer la qualité de l’adhésion fibre–matrice et de l’interface peau–âme. Les résultats des essais ont montré que les structures sandwich avec un cœur en mousse, PU ou PS, présentent un comportement similaire sous chargement en compression. Une combinaison de modes de rupture a été observée. L’incorporation des connecteurs renforcés améliore les propriétés mécaniques clés, notamment la contrainte de cisaillement de l’âme, le module de cisaillement et la rigidité en flexion

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