Charles de Kergariou, Ph.D. student at the Bristol Composite Institute at the University of Bristol / IRDL Lorient, supervised by F. Scarpa and co-supervised by Antoine Le Duigou, will present his PhD work on June 5th & IRDL Lorient, room CR204 10 am.
Abstract: “Les smart matériaux sont des structures conçues de sorte qu’au moins l’une de leurs propriétés soit modifiée par des stimuli externes (par exemple, la température, le pH). Récemment, les fonctions liées à l’actionnement ont suscité un intérêt dans les secteurs biomédicaux (par exemple, la distribution de médicaments) et de l’ingénierie (par exemple, les antennes auto-déployables). L’impression 3D de composites continus de fibres naturelles améliore la flexibilité de la conception des pièces. Ils ont également montré un potentiel d’actionnement en raison de leur capacité d’expansion hygroscopique. Cette étude vise à explorer le potentiel d’actionnement par l’humidité des composites rigides à l’aide de l’impression continue de fibres de lin. La porosité du matériau influence à la fois ses propriétés mécaniques et sa capacité d’actionnement. Par conséquent, plusieurs méthodes de mesure de la porosité ont été comparées pour définir une stratégie visant à optimiser la qualité des composites de fibres naturelles. Tenir compte de l’influence de l’humidité sur les propriétés responsables des fonctions ciblées, à savoir les propriétés mécaniques et l’actionnement, est important pour comprendre et modéliser les actionneurs. Les rigidités longitudinale, transversale et en cisaillement ont été décrites comme diminuant de manière exponentielle de 64 %, 64 % et 48 % avec l’augmentation de l’humidité relative de conditionnement de 11 % à 98 %. Ensuite, le potentiel d’actionnement du matériau a été décrit pour délimiter une partie de son espace de conception. Plusieurs séquences d’empilement ont été testées et comparées pour améliorer l’amplitude de l’actionnement ou obtenir une courbure spécifique. Par exemple, la séquence d’empilement [90°, α°, -α°] a été testée en faisant varier la valeur de a. L’amplitude la plus élevée obtenue a été atteinte pour α ∈ [40°, 50°]. Des modèles ont été créés pour prédire l’actionnement des structures testées. Un modèle basé sur l’équation de bi-couche de Timoshenko a été créé pour un cross-ply composite avec des distances variables entre les fibres d’une couche. L’autre modèle est un modèle qui transforme l’image .png du code G de l’impression en un modèle d’éléments finis de coque. Une grande partie du processus de conception imprimée en 4D présenté dans cette thèse de doctorat a été réalisée pour de l’acide polylactique renforcé par des fibres de lin continues. Enfin, cette thèse présente des orientations pour explorer davantage l’espace de conception considéré.”
