Étude micromécanique de fibres optiques insérées dans un démonstrateur en matériaux composites intelligents

Afin de prévenir la ruine prématurée des éléments d'une structure en matériaux composites, des moyens de contrôle non-destructifs ont été mis en oeuvre afin de suivre l'endommagement de la structure et donc de fournir un diagnostic de la santé structurale en continu. Notre travail se propose d'étudier et d'aider à l'élaboration de matériaux composites dits intelligents'' (qui serviront pour la fabrication d'une passerelle) dotés de capteurs utilisant des fibres optiques insérées dans un matériau composite (résine + fibres de verres). La compréhension du comportement de la fibre optique sous contraintes hygro-mécaniques et celui de l'interface fibre optique-composite dont la ''qualité'' conditionne la pertinence du signal renvoyé par le capteur, est essentielle pour s'assurer de la fiabilité du capteur optique. L'objective de cette thèse s'est penché sur l'étude du comportement de fibres optiques soumises à divers chargements mécaniques (statique, dynamique), sous divers conditions hygrométriques, sur l'analyse des paramètres d'élaboration des composites (technique d'élaboration, influence du température de cuisson, du temps de maintien dans le four, du taux de fibres de verres, ) et enfin sur l'étude du comportement micromécanique de l'interface fibre optique-composite suite à une campagne d'essais mécaniques.To prevent premature failure of composite structure elements, nondestructive control means were implemented for monitoring the structural health. Our study proposal is to elaborate composite materials known as'' smart'' (which will be used for footbridge productions) with embedded optical fibers. To understand the behavior of optical fiber submitted to hygro-mechanical stresses and that of the fiber-composite interface, whose state determines the signal worth given by the sensor, is essential to ensure the reliability of optical fiber sensors. The aim of the thesis is focused on the mechanical behavior study of optical fibers subjected to various mechanical loadings (static, dynamic) under various environmental hygrometric stresses, on the analysis of composites processing parameters (processing techniques, influence of polymerization temperature, of polymerization duration in the oven, of the volume rate of glass fibers, ...) and finally on the study of the micromechanical behavior of fiber-composite interface.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Water effect on interfacial adhesion of an optical fiber embedded in a composite material

International audienceThe present paper reports on the study of the interfacial adhesion of an optical fiber embedded in a composite material aged in distilled water. Samples composed of optical fibers embedded in an epoxy vinylester resin or in resin/glass fibers systems were submitted to different aging duration in distilled water. Pull-out tests on optical fibers were carried out to measure the effect of water diffusion and glass concentration on fiber bonding. For resin/optical fiber samples, water diffusion leads to damage of the polymer/matrix interface from an aging duration of 15 days, and the interfacial stress values present a low decrease up to an aging duration of 60 days. For the case of composite/optical fiber samples, the greater the glass fiber content, the less is the water damage at the polymer interface. On the other hand, a linear development of interfacial debonding stress with increasing glass fiber concentration is reported

Behavior of Composite Instrumented by Optical Fiber

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Use of the Mark-Tracking Method for Optical Fiber Charaterization

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