Operando detection and quantification of damage in the automotive components made of polyamide based composite reinforced with continuous fibres submitted to the fatigue-pre and/or post-impact by advanced ultrasonic techniques - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2021

Operando detection and quantification of damage in the automotive components made of polyamide based composite reinforced with continuous fibres submitted to the fatigue-pre and/or post-impact by advanced ultrasonic techniques

Détection et quantification operando de l'endommagement dans les composants automobiles en composite polyamide/renfort continu soumis à la fatigue-pré et/ou post impact par les techniques ultrasonores avancées

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Abstract

The detection and characterization of damage in automotive components made of composite materials remains a major concern that automotive manufacturers are seeking to address. The aim of this thesis project is to qualitatively and quantitatively analyze the damage induced by different solicitations in a polyamide 66/6 based composite reinforced with 2/2 woven glass fibers intended for automotive applications. For this purpose, low-velocity impact tests at different energy levels, tensile-tensile fatigue tests as well as impact post-fatigue tests are conducted. An experimental methodology relying on the use of non-destructive testing methods (NDT) is established and aims at the assessment of the damage induced by different types of loads. Several tools are used in this study, namely: optical microscopy, X-ray tomography, guided waves (Lamb waves), C-Scan imaging and other ultrasonic tools. The damage mechanisms associated with the multiple loading are observed and their degrees of propagation as a function of the type and level of loading are examined. The stiffness matrix components are estimated by means of the velocity of propagation of the bulk waves. Furthermore, a Lamb waves-based investigation is conducted. By estimating the velocity of propagation of the waves, velocity profiles as a function of the angle of emission/reception are obtained. As a result of this study, several damage indicators are proposed to quantify the damage state induced in each inspected specimen. A good correlation between all experimental results is found indicating the efficiency of the developed Lamb waves-based method. Finally, quasi-static tensile tests are carried out to estimate the post-loading residual properties.
La détection et la caractérisation des endommagements dans des composantes automobiles fabriquées en matériaux composites restent un souci majeur que les constructeurs automobiles cherchent à confronter. Le projet de thèse s'inscrit dans cette thématique et a comme but l'analyse qualitative et quantitative des endommagements induits par différentes sollicitations dans un composite à matrice polyamide 66/6 renforcé de fibres de verre tissées sergé 2/2. Pour cela, des essais d’impact à faible vitesse à différents niveaux d’énergie, des essais de fatigue en traction-traction ainsi que des essais d’impact post-fatigue, sont réalisés. Une méthodologie expérimentale qui repose sur l'utilisation des méthodes de contrôle non-destructif est établit et a pour but l’évaluation de l’endommagement induit par différents chargements. Différents outils sont utilisés dans cette étude, à savoir : la microscopie optique, la microscopie électronique, la tomographie aux rayons X, les ondes guidées (les ondes de Lamb), l'imagerie C-Scan par propagation des ondes de volumes et d'autres outils ultrasonores. En effet, les mécanismes d’endommagement liés aux multiples sollicitations sont observés et leurs degrés de propagation en fonction du type et du niveau de chargement sont examinés. Les propriétés résiduelles sont estimées par le biais de la vitesse de propagation des ondes de volume. En outre, une investigation basée sur la propagation des ondes de Lamb est menée. A l'issu de cette étude, des indicateurs d'endommagement, permettant de quantifier l'état d'endommagement induit dans chaque échantillon inspecté, sont proposés. Finalement, des essais de traction quasi-statique sont réalisés pour la prédiction des propriétés résiduelles post-chargement.
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  • HAL Id : tel-03687723 , version 1

Cite

Nada Miqoi. Détection et quantification operando de l'endommagement dans les composants automobiles en composite polyamide/renfort continu soumis à la fatigue-pré et/ou post impact par les techniques ultrasonores avancées. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. HESAM Université, 2021. Français. ⟨NNT : 2021HESAE071⟩. ⟨tel-03687723⟩
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