Biocomposites à Empilement Asymétrique pour l’Étude des Couplages Hygro-mécaniques - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Revue des composites et des matériaux avancés = Journal of Composite and Advanced Materials Année : 2019

Biocomposites with Asymmetric Stacking for the Study of Hygro-mechanical Couplings

Biocomposites à Empilement Asymétrique pour l’Étude des Couplages Hygro-mécaniques

Résumé

Plant fibers have a strong hydrophilic behavior leading to a water absorption associated with a large swelling in humid conditions. This hygroscopic deformation linked to the fiber microstructure is high compared to synthetic fibers (glass, carbon). Thus, on a laminate scale, the change in humidity leads to hygroscopic strains and stresses gradient. This must be understood in order to guarantee the durability of biocomposites parts. The use of a 0/90 degrees non-symmetrical laminates subjected to a variation in humidity shows hygroscopic stresses which result in a bending moment and a curvature. Taking advantage of this behavior, these laminates are developed to create hygromorph actuators. This kind of laminates can also be used as experimental tools to characterize the strain state within the material and the couplings existing between the diffusion and swelling. Then, the aim of this work is to better understand the phenomena of hygroscopic swelling on plant fiber scale by using the curvature induced by a hygroscopic stress state (immersion) on the scale of a non-symmetrical laminate. Moreover, the study of the laminate curvature enables to fmd the stresses gradient induced by water in the biocomposite.
Les fibres végétales présentent un comportement hydrophile marqué conduisant à une absorption d’eau associée à un gonflement important, en milieu humide. Ce gonflement hygroscopique, lié à la microstructure des fibres, est élevé en comparaison de systèmes synthétiques (verre, carbone). Ainsi, à l’échelle d’un stratifié, la variation d’humidité conduit généralement à un état de déformations hygroscopiques qu’il convient d’appréhender afin de garantir la pérennité des pièces en biocomposites. L’utilisation d’un stratifié à empilement non symétrique 0/90° soumis à une variation d’humidité, montre l’apparition de contraintes hygroscopiques qui se traduisent par un moment fléchissant et une courbure. Tirant profit de ce comportement, ces stratifiés sont développés pour créer des actionneurs hygromorphes capables de réagir à une variation d’humidité. Ils peuvent être également utilisés comme des outils expérimentaux pour caractériser l’état de déformation au sein du matériau et potentiellement les couplages avec la prise de masse et le gonflement. L’objectif de ce travail est de mieux appréhender les phénomènes de gonflement hygroscopique multi-échelles en interprétant les rayons de courbure induits par une sollicitation hygroscopique (immersion) à l’échelle d’un stratifié assymétrique. L’étude de la courbure dans le stratifié permet de remonter à l’état de contraintes au sein du biocomposite humide.
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hal-04589378 , version 1 (29-05-2024)

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Citer

Mael Péron, Amandine Célino, Mickaël Castro, Frédéric Jacquemin, Antoine Le Duigou. Biocomposites à Empilement Asymétrique pour l’Étude des Couplages Hygro-mécaniques. Revue des composites et des matériaux avancés = Journal of Composite and Advanced Materials, 2019, 29 (4), pp.243-252. ⟨10.18280/rcma.290408⟩. ⟨hal-04589378⟩
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