Etude en rupture d'un composite à fibres végétales d'Alfa

National audienceThe behavior under monotonic loading of reinforced natural fibre composites begins to be fairly well known today. However, the fracture behavior is still poorly controlled. This work describes a numerical approach developed to simulate the propagation mechanism of a matrix crack in natural fibre reinforced composites.To this end, the fracture behavior of a REV; constituted of alfa fibre, with linear anisotropic behavior, surrounded by a matrix with non-linear viscoelastic behavior, was investigated using a finite element model. The analysis of the fracture behavior of the composite alfa fibre / epoxy resin shows that under uniaxial longitudinal or transverse load to the fibre, a crack initiated in the matrix is propagated perpendicularly to the direction of the load. Near the interface, the energy release rate decreases and this energy is higher in the presence of interfacial debonding areas generated by problems of fibre wettability. Reaching the interface, the crack is either blocked or deflected. Once deflected, the crack propagates along the interface and causes the complete debonding of the fibre.Le comportement sous chargement monotone des composites renforcés par des fibres naturelles commence à être assez bien connu aujourd'hui. Cependant, le comportement à la rupture est encore mal maîtrisé. Le présent travail décrit une approche numérique développée pour simuler le mécanisme de propagation d'une fissure matricielle à l'interface fibre végétale alfa / résine époxy dans les composites à matrice polymère. A cette fin, le comportement à la rupture d'un VER constitué d'une fibre unitaire d'alfa, de comportement linéaire anisotrope, entourée d'une matrice de comportement non linéaire viscoélastique, a été étudié à l'aide d'un modèle éléments finis. L'analyse du comportement à la rupture du composite fibre alfa/résine époxy montre que sous l'action d'un chargement uniaxial, longitudinal ou transversal par rapport à la fibre, une fissure initiée dans la matrice se propage perpendiculairement au sens de la sollicitation. Au voisinage de l'interface, le taux de restitution d'énergie diminue et ce taux est plus élevé en présence de zones de non adhésion générées par des problèmes de mouillages. Arrivée à l'interface, la fissure est soit bloquée soit déviée. Une fois déviée, la fissure se propage le long de l'interface et entraîne la décohésion de la fibre

Ab initio study of chemical bond interactions between covalently functionalized carbon nanotubes via amide, ester and anhydride linkages

International audienceIn this paper, we have investigated the chemical bond interactions between covalently functionalized zigzag (5,0) and (8,0) SWCNT–SWCNT via various covalent linkages. Side-to-side junctions connected via amide, ester and anhydride linkages were particularly studied. The geometries and energy of the forming reaction were investigated using first-principles density functional theory. Furthermore, the band structures and the total density of states (DOS) of the junctions have also been analyzed. Our results show that several promising structures could be obtained by using chemical connection strategy and particularly the junctions formed by coupling amino functionalized SWCNT and carboxylic acid functionalized SWCNT was more favorable

Improvement by Nanofibers of Load Transfer in Carbon Fiber Reinforced Composites

International audienceThis paper focuses on the load transfer improvement caused by nanofibers (NF) in carbon fiber reinforced composites. Load transfer is defined as the ability to transfer the mechanical loading between two adjacent fibers through the surrounding matrix. NF action is explored with a finite element model representing two carbon fibers separated by a layer of a NF reinforced matrix. It appears that the role of the NF network is to strengthen the matrix by increasing matrix shear rigidity, and thus to improve the load transfer between the carbon fibers. NF network morphology, defined by NF orientation, NF spatial distribution or NF diameter, governs the NF network efficiency

Role of Stone–Wales defects on the functionalization of (8,0) single wall carbon nanotubes by the amine group: Ab initio study

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A method for the chemical anchoring of carbon nanotubes onto carbon fibre and its impact on the strength of carbon fibre composites

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Traction de fibre unitaire et mesure des déformations en champ complet. Application à la fibre de lin = Full field strain measurement of flax fibre during tensile test

National audienceUn banc d'essai de micro-traction est utilisé pour tester la traction de fibres élémentaires de lin. Les champs de déplacements de la fibre sont calculés en temps réel par une technique de corrélation d'images numériques. Ceci permet de discriminer les essais visiblement défectueux. Les déformations longitudinales sont issues de ces champs de déplacements. On montre que la mesure des déformations par cette méthode locale est préférable à une mesure par méthode globale. Cette dernière surestime, dans notre cas, les déformations de 42% provoquant ainsi une sous-estimation du module d'Young moyen de 70%

Propriétés mécaniques de préimprégnés lin/époxyde = Mechanical properties of flax/epoxy industrial prepregs

National audienceLa société Lineo NV produit des pré-imprégnés lin/époxyde destinés à un renfort unidirectionnel. Les fils de lin utilisés proviennent de l'industrie textile traditionnelle. Les propriétés mécaniques des quatre premiers modèles de pré-imprégnés élaborés ont été étudiées. L'évolution de la production a pour but de diminuer l'épaisseur des pré-imprégnés en augmentant le titrage des fils utilisés. On montre que le comportement des pré-imprégnés n'est pas linéaire. La rigidité évolue du module d'Young initial vers une rigidité finale 40% plus faible. La rigidité et les paramètres de rupture sont proportionnels au pourcentage de fibres et inversement proportionnel au titrag

Hybrid carbon nanotube—silica/ polyvinyl alcohol nanocomposites films: preparation and characterisation

International audienceComposites of carbon nanotubes (CNT) in polymeric matrices have attracted considerable attention in the research and industrial communities due to their interesting and unique properties. However, the main intrinsic problem of CNT is their insolubility or very poor solubility in either water or organic solvents. Therefore, the dispersion of CNT has become the focus of many researches. In this study, a simple method based on a chemical process was developed in order to improve the dispersion of CNT. Our method consists in grafting carboxylic acid-functionalized carbon nanotubes (CNT-COOH) onto an amino-functionalized silica particles (SiO2-NH2) surface. Prior to assembly, CNT-COOH were prepared by using a mixture of concentrated nitric and sulfuric acids, while SiO2-NH2 were prepared by a silanization with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). The hybrid carbon nanotube-silica (CNT/SiO2) was dispersed in polyvinyl alcohol (PVA) with 1, 3 and 5 wt% (by weight). Techniques including scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and differential scanning calorimetry (DSC) measurement have been employed to study the dispersion state in the polymer matrix. The results indicated a good and uniform dispersion of hybrid fillers. Indeed, it was shown that the silica particles play the role of dispersing agents. In addition, a decrease of the resistivity of the composite films was observed as the concentration of CNT-silica fillers in the PVA increases, reaching 3.4 × 103 Ω.m when the hybrid fillers concentration is equal to 5 %