Soutenance de thèse de Zakariae EL-ALAMI

La fabrication de pièces en matériaux composites présentant des formes complexes constitue un enjeu majeur pour les secteurs du transport comme ceux, de l’automobile, des constructions navales et de l’aéronautique. La complexité géométrique recherchée peut engendrer des défauts sur les pièces lors des procédés actuels de mise en forme. Avec l’automatisation croissante de ces procédés, il devient indispensable de prévenir l’apparition de ces défauts afin de réduire le nombre de pièces non conformes, de limiter les pertes et d’optimiser la rentabilité industrielle. Cette étude porte sur les matériaux composites à renforts fibreux, en particulier les renforts tissés secs, c’est-à-dire avant l’injection de résine. La mise en forme de ces matériaux a révélé expérimentalement l’apparition de défauts à la fois à l’échelle macroscopique et à l’échelle mésoscopique. Si la phénoménologie des défauts macroscopiques est aujourd’hui relativement bien comprise, les défauts mésoscopiques restent encore peu étudiés. Plusieurs mécanismes, mis en évidence expérimentalement, sont supposés être à l’origine de l’apparition de ces défauts, mais ils doivent encore être confirmés, approfondis ou complétés par d’autres mécanismes. Dans ce contexte, ce travail se concentre sur l’étude de l’apparition des défauts de boucles et de leur couplage avec un autre défaut mésoscopique, le glissement. Cette analyse est réalisée à l’aide d’un modèle par éléments finis développé sous ABAQUS/EXPLICIT, permettant de simuler le comportement des renforts tissés dans le cadre d’un essai expérimental de type Pull-out, conçu pour faire apparaître ces défauts expérimentalement. Une stratégie numérique de développement et de validation de ce modèle est présentée dans ce travail. Une étude paramétrique est ensuite menée à l’aide de ce modèle afin de comprendre l’influence de certains paramètres matériaux et procédés sur l’apparition des défauts mésoscopiques. Cette étude paramétrique permet également d’identifier, parmi les paramètres étudiés, les plus prédominants, en vue de leur intégration dans des critères prédictifs de l’apparition des défauts mésoscopiques lors de la mise en forme des matériaux composites à renforts fibreux. L’élaboration de tels critères constitue une étape clé vers le développement d’un futur modèle numérique prédictif capable d’anticiper et de prévenir ces défauts. Le présent travail s’inscrit ainsi comme une contribution intermédiaire à cet objectif. L’aboutissement de ce modèle nécessitera toutefois des avancées dans la description précise de la géométrie, la compréhension du comportement multi-échelles des renforts fibreux, ainsi que l’analyse de leurs interactions avec les outillages de mise en forme. Ces problématiques font actuellement l’objet de recherches actives au sein de la communauté scientifique. Ainsi, cette étude contribue à l’intégration future de critères d’apparition des défauts dans des outils numériques de prédiction de la mise en forme, tout en participant à un effort collectif visant à améliorer la maîtrise des procédés de fabrication des composites à géométrie complexe.