Creep behaviour of plant fibre composites

Comportement au fluage de composites à fibres végétales

Benjamin Sala (1) , Xavier Gabrion (1) , Violaine Guicheret-Retel (1) , Frédérique Trivaudey (1) , Vincent Placet (1)

1 FEMTO-ST - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174)

To reduce their environmental foot print, companies are looking for renewable solutions that can replace fuel-based solutions. Due to their low density and attractive mechanical properties, interest in plant fibre composites is growing. However, the lack of data on the delayed behaviour of these composites does not allow them to be used in structural applications. The aim of this PhD research works is to characterise and to model the creep behaviour under varying hygrothermal conditions. The first part of this study is dedicated to the validation of the manufacturing process. Then, water sorption isotherms are determined for manufactured composites.A comparison between three metrological means is done before analysing the effect of stress level on the delayed behaviour of tensile unidirectional composites in fiber direction. The main results show the increase in the stress level causes the increase of total strain, the rate of strain, the duration of primary creepstage. The material behavior is viscoelastic until a stress equal to 55 MPa. A dependence to the stress is observable for the studied stress levels.

Pour réduireleur empreinte environnementale, les industriels recherchent des matériaux renouvelables pouvant se substituer aux solutions pétrosourcées. De par leur faible densitéet leurspropriétés mécaniques élevées,l’intérêt pour les matériaux composites à fibres végétales se fait grandissant. Cependant, le manque de données concernant le comportement différéde ces composites est un frein à leur utilisation dans des applications structurales.Le but de ce travailde thèseestde caractériser et modéliser le comportement en fluage dans des conditions hygrothermiques variables. La première partie de l’étude est dédiée à la validation du procédé de fabrication utilisé. Puis, les isothermes desorption d’eau sont déterminées pour les compositesfabriqués.Une comparaison des déformations mesurées à l’aide detrois moyens métrologiques différents est réalisée avant d’analyser l’effet du niveau de sollicitation sur le comportement différé d’un composite unidirectionnel sous chargement de traction dans la direction des fibres. Les principaux résultatsmontrentqu’une augmentation du niveau de sollicitation a pour conséquence une augmentation de la déformation totale, de la vitesse de déformation,de la durée de fluage primaire. Le comportement du matériau est viscoélastique jusqu’à une contrainte de 55 MPa. Une dépendance à la contrainte est visible pour les niveaux de chargement étudiés.

Mots clés: Vegetal fibers; composite materials; creep; moisture

Mots clés: Fibres végétales; matériaux composites; fluage; humidité

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

Benjamin Sala, Xavier Gabrion, Violaine Guicheret-Retel, Frédérique Trivaudey, Vincent Placet. Comportement au fluage de composites à fibres végétales. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02423986⟩