Development and characterization of wood based eco-structures composites

Développement et caractérisation d'éco-structures composites à base de bois

Romain Guélou (1) , Florent Eyma (1) , Arthur Cantarel (1) , Bruno Castanié (1) , Christophe Bouvet (1) , John Susainathan (1)

1 ICA - Institut Clément Ader

Low carbon emission is a shared goal of all transportation industry. One way to match this expectation consists in the introduction of lightweight materials with high specific properties such as composites materials. Wood based materials combined with fibre-reinforcedpolymerappear to be good candidates if we introduce environmental aspects, safety considerations,and energy absorption capabilities. Thus, several sandwich configurations with plywood cores has been characterized to impact tests in order to quantify the energy absorption capability of such materials. A comparison of these results is proposed with the sandwich materials currently used in the aeronautics industry to be able to identify the potentiality of these new wood-based structures. We analyzed their post impact strength through compression after impact test. Finally, several structures were identified as good compromise solutions between residual strength and stiffness to replace actual sandwich structures. Regarding to their impact behaviour, and based on numerical models developed, manufacturing and testing of a crash box using wood based sandwich structures should be carried out in the future.

Limiter les émissions de carbone est un objectif commun à toutes les industries du transport. Une façon de répondre à cette attente consiste à introduire des matériaux de plus en plus légers avec des propriétés spécifiques élevées tels que les matériaux composites. Les structures composites à base de bois semblent être de bons candidats si l’on considère à la fois les aspects environnementaux, les notions de sécurité,et les capacités d'absorption d'énergie. Ainsi, plusieurs configurations de sandwichs avec âme en contreplaqué ont été caractérisées à l’impact afin de quantifier leur capacité d’absorption d’énergie. Une comparaison de ces résultats est proposée avec les structures sandwichs utilisées actuellement dans l’industrie aéronautique de manière à pouvoir identifier le potentiel de ces nouvelles structures à base de bois. Nous avons analysé leurs propriétés résiduelles via un essai de compression après impact. Au final, plusieurs structures présentant un bon compromis entre résistance résiduelle et rigidité ont été identifiées pour remplacer les structures sandwichs actuelles. Sur la base de leur comportement à l'impact et des modèles numériques développés, la fabrication d’une crash box utilisant des matériaux sandwich à base de bois devrait être envisagée dans les années à venir.

Mots clés: energy absorption; sandwich; plywood; impact; crash-box

Mots clés: absorption d’énergie; sandwich; contreplaqué; impact; crash-box

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Romain Guélou, Florent Eyma, Arthur Cantarel, Bruno Castanié, Christophe Bouvet, et al.. Développement et caractérisation d'éco-structures composites à base de bois. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02421456⟩