Characterization of wood filament in additive deposition to study the mechanical behavior of reconstituted wood products

The use of materials derived from biomass is unavoidable to decrease environmental impact of products. The main advantage of the Additive Manufacturing (AM) concept is the ability to create complex geometries one layer at a time. The primary aim of this study was to create objects using reconstituted wood through manufacturing with low environmental impact. Wood can be converted into various derivatives allowing the introduction of sustainable material into the product lifecycle. This work uses an AM device adapted to a Computer Numerical Control (CNC) machine [1] to produce a reconstituted wood product by filament deposition. The first part assessed the deposit of wood pulp with a 3D printing head device, while the second part focuses on the characterization of microscopic structure of the material. Fiber morphology and mechanical properties of composite materials incorporating the filaments are characterized

Analyse des contraintes résiduelles par la méthode de la rainure et du trou incrémental

L'objectif de cette étude est de comparer deux méthode d'analyse des contraintes résiduelles, la méthode du trou incrémental et la méthode de la rainure incrémental qui permet d'obtenir les contraintes résiduelles en deux dimensions. Cette étude permet de mieux appréhender les résultats fournis par chacune de ces méthodes. Après avoir présenté les deux méthodes, nous argumenterons sur la pertinence des résultats fournis par ces techniques. La méthode de la rainure est une évolution de la méthode du perçage incrémental qui est rendue possible grâce à l'utilisation l'interférométrie de speckle

Nouvelle approche pour la caractérisation mécanique des fibres naturelles

Les propriétés mécaniques des fibres naturelles sont difficiles à déterminer de part la dispersion qualitative des fibres et de part leur géométrie. Nous proposons une nouvelle méthode de caractérisation mécanique des fibres de chanvre qui permet de déterminer trois propriétés fondamentales que sont le module de Young, la contrainte et la déformation à la rupture. Pour cette étude, nous avons utilisé l'essai de micro-traction couplé à une méthode d'imagerie numérique et à la méthode des éléments finis. Ainsi par cette approche, la fibre n'est plus assimilée à un simple cylindre

Caractérisation expérimentale et numérique du comportement mécanique des agro-composites renforcés par des fibres de chanvre

Dans les travaux de cette thèse, des fibres extraites de la plante de chanvre et des agro-composites polypropylène renforcés par des fibres courtes ont été étudiés. Des essais de caractérisations expérimentales alliés à une modélisation numérique ont permis de comprendre et de déterminer leurs comportements mécaniques en tenant compte des considérations géométriques, des défauts naturels ainsi que la taille des fibres. De part leur nature, les fibres unitaires et les faisceaux de chanvre ont une structure, une forme et une composition complexe influençant leur comportement et leurs propriétés mécaniques. Les études menées dans cette thèse ont montré l influence des conditions de cultures et de la variété de chanvre sur les propriétés des fibres et des agro-composites. Concernant l agro-composite, d autres méthodes expérimentales à la fois optique et macroscopique ont été utilisées pour la caractérisation de son comportement. La méthode de corrélation d images sous diverses sollicitations mécaniques a mis en lumière l hétérogénéité du comportement local de ces matériaux, montrant ainsi la non-homogénéité des propriétés mécaniques. Une étude complémentaire a montré l influence de la répartition des fibres et du processus de fabrication des agro-composites sur l endommagement et la rupture du matériauIn this thesis, fibres extracted from hemp plant and bio-composites polypropylene reinforced by short hemp fibres was investigated. Experimental studies coupled to numerical modelling have enabled to understand and determined their mechanical behaviour taking into account the geometrical shape, the natural defects and the size of hemp fibres. Microscopic experimental method has enabled to characterize the unitary fibre behaviour independently of fibre bundles. Due to their vegetal origins, hemp unitary fibres and bundles present a complex morphology and structure which have an impact on the mechanical properties of composite. Studies carried out the effect of the growing conditions and hemp variety on the fibre behaviour.For the bio-composite material, optical and macroscopic experimental characterization methods were used in order to determine the behaviour of a polypropylene PP reinforced by hemp fibres. The imaging correlation method is also used to analyse the local behaviour showing the heterogeneity of PP/hemp fibres reinforced material. Moreover, complementary work showed the impact of the fibre distribution and the manufacturing process on the composite properties and the damage initiation and growthTROYES-SCD-UTT (103872102) / SudocSudocFranceF

Mesure de la vitesse de déformation par ESPI pour l'étude de la localisation finale lors de l'essai de traction

Le but de ce travail est d'analyser le champ de vitesse de déformation que subit un matériau pendant un essai de traction. L'ESPI est utilisé pour suivre en temps réel l'évolution de la déformation locale. Cette communication s'articule sur la détection de la localisation sur une zone d'étude relativement petite. Le moment où l'une des deux bandes de cisaillement devient prédominante est mis en évidence, ainsi que le moment où cette bande, seule, continue d'exister ; ceci se produisant relativement tôt avant la rupture

Structure-mechanical property relationship in Hot-Dip Galvanized S355k2+N steel plates

Abstract. The aim of this study is the characterization of hot-dip galvanized S355K2+N steel plates used as components for engineering civil structures. Two thin zinc coatings with a thickness of 145+/-14 µm and 329+/-23 µm, were developed at the surface of the plates. Several experimental techniques were performed to study the microstructure, the chemical composition at the surface of the galvanized plates. The residual stress field was also evaluated in the coatings and the top surface of the plates using the incremental hole drilling method, in the rolling and the transverse directions. The results show the presence of tensile stresses and compressive stresses respectively in the coating and the substrate

Mécanismes locaux de déformation de l'acier inoxydable austénitique 316L

International audienceDans cette étude, nous présentons une approche nouvelle pour comprendre les mécanismes locaux de déformation.Les champs cinématiques obtenus à partir d’une grille nanoparticules d’orsont combinés aux mesures cristallographiques de la région de la grille. Les déformations dans les grains et aux joints de grains et l’apparition des glissements et leurs évolutions sont suivies. Ces résultats locaux sont comparés au comportement macroscopique fourni lors d’un essai de traction

Characterization of wood filament in additive deposition to study the mechanical behavior of reconstituted wood products

The use of materials derived from biomass is unavoidable to decrease environmental impact of products. The main advantage of the Additive Manufacturing (AM) concept is the ability to create complex geometries one layer at a time. The primary aim of this study was to create objects using reconstituted wood through manufacturing with low environmental impact. Wood can be converted into various derivatives allowing the introduction of sustainable material into the product lifecycle. This work uses an AM device adapted to a Computer Numerical Control (CNC) machine [1] to produce a reconstituted wood product by filament deposition. The first part assessed the deposit of wood pulp with a 3D printing head device, while the second part focuses on the characterization of microscopic structure of the material. Fiber morphology and mechanical properties of composite materials incorporating the filaments are characterized

Plasmonic mode interferences and Fano resonances in Metal-Insulator-Metal nanostructured interface OPEN

International audienceMetal-insulator-metal systems exhibit a rich underlying physics leading to a high degree of tunability of their spectral properties. We performed a systematic study on a metal-insulator-nanostructured metal system with a thin 6 nm dielectric spacer and showed how the nanoparticle sizes and excitation conditions lead to the tunability and coupling/decoupling of localized and delocalized plasmonic modes. We also experimentally evidenced a tunable Fano resonance in a broad spectral window 600 to 800 nm resulting from the interference of gap modes with white light broad band transmitted waves at the interface playing the role of the continuum. By varying the incident illumination angle shifts in the resonances give the possibility to couple or decouple the localized and delocalized modes and to induce a strong change of the asymmetric Fano profile. All these results were confirmed with a crossed comparison between experimental and theoretical measurements, confirming the nature of different modes. The high degree of control and tunability of this plasmonically rich system paves the way for designing and engineering of similar systems with numerous applications. In particular, sensing measurements were performed and a figure of merit of 3.8 was recorded ranking this sensor among the highest sensitive in this wavelength range. Surface plasmon polariton (SPP) and Localized surface plasmon (LSP) have attracted numerous researchers due to their high technological potential. SPP's are surface waves confined near a metal dielectric interface that can propagate over large distances 1 , making them appealing for applications in biosens-ing 2,3. On the other hand LSP resonances can be defined as the localized resonance condition that massively enhances the electromagnetic field in the vicinity of a metal nanoparticle (NP), when the NP have dimensions much smaller than the excitation wavelength 4. LSP resonance is very sensitive to changes in the NP's dimensions, the dielectric constant of the surrounding media and the nature of the substrate. Because of intense local electrical field enhancements and sharp resonance excitation peaks, metallic NPs are of great interest for applications in surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) 5 , chemical and biological sensors 3,6 , cancer treatment 7 and light harvesting 8–10. Recently, strong attention was paid to the potentials of SPP and LSP combinations by investigating metallic NPs on top of metallic thin films. Several studies on such systems have indeed shown the coupling and hybridization between localized and delocalized modes, and the effect of the thickness of the dielectric spacer. Those works have revealed that such coupled systems exhibit enhanced optical properties and larger tunability of their spectral properties compared to uncoupled systems 1,4,11–2