Sujets de thèse de doctorat

Comportement en fatigue sous flexion 3 points de matériaux composites nano-renforcés et intelligents -  H/F – Projet EVEREST

Cette thèse fait partie du Projet EVEREST de mise en place d'un démonstrateur "pâle d'éolienne" fabriqué à partir de matériaux composites doublement renforcés par fibres continues et nanotubes de carbone qui sont également équipés de capteurs insérés dans la masse. Le but des travaux de recherche est de pouvoir évaluer et modéliser les performances en fatigue de ces matériaux avant le transfert technologique vers ledémonstrateur.

Les missions principales sont les suivantes :

• Modéliser numériquement le comportement des pâles d’éoliennes soumise à des sollicitations en environnement réel
• Etudier le comportement mécanique en fatigue d’éprouvettes en matériaux composites à matrice époxyde renforcée par fibres continues et nanotubes de carbone et dotés de capteurs de santé structurale insérés à coeur (matériaux composites birenforcés intelligents).
•  Modéliser le comportement en fatigue des matériaux précités par des approches analytiques (dont approches probabilistes fiabilistes) et numériques
•  Evaluer la durabilité mécanique et physique des capteurs insérés (fibres optiques, patchs ultrasoniques, capteurs piézo-résistifs en nanocomposites) à coeur et cibler leurs positionnements
• Participation au dimensionnement de pâles d’éoliennes fabriquées à partir des matériaux composites birenforcés intelligents précités

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 Encadrant : Monssef DRISSI-HABTI, Directeur de Recherche - IFSTTAR Tél. : 02 40 84 59 47

Développement of nanoreinforced structural composites parts for windmill blades’ health monitoring

In a highly dynamic context of renewable marine energy production (EMR), the EVEREST project funded by the Institute of Research & Technology (IRT Jules Verne) aims at developing a demonstrator of windmill part based on high-performance intelligent composite materials, namely nano- and micro- reinforced polymer matrices, also capable of health monitoring. The performances of quantum resistive nanocomposite sensors to follow deformation and damage will be compared to those of classical optical fibre and ultrasonic sensors. The nanoreinforcement behaviour will be investigated by nanoindentation.This partnership is associating companies such as Alstom Group (one of the world leaders in energy production), Europe Technologies (specialized in monitoring and control of materials), to academics partner such as LIMATB (development of smart nanocomposites for sensing and nanoreinforcement), LARMAUR (mechanical properties of materials), IFSTTAR (creep, fatigue of composite materials), ENSAM (modelling of composites properties).

The research will be done in the Smart Plastics Group of LIMATB (UE4250) at the University of South Brittany (UBS) for the development of nanoreinforced composites and electrically conductive polymer nanocomposites (CPC) for the design of strain and damage sensors [1-3], with frequent stays in the LARMAUR at the University of Rennes 1, for the investigation of mechanical properties at the nanoscale [4-5].

Schematically the different steps of the work will be to:

• Integrate the prior state of art at LIMATB & LARMAUR in the field of composites, nanocomposites and mechanical properties characterization and modelling,
•  Develop and characterize samples of nanoreinforced composite parts, integrating sensors for the monitoring of their elongation and damage,
•  Characterization of piezo-resitive and nanomechanical properties induced by carbon nanofillers
•  Modelling of the mechanical and electrical properties
•  Deployment of a quantum resistive sensors’ (QRS) network in large parts of windmills.

Encadrants : Prof. Jean-François FELLER (Smart Plastics Group, LIMATB-UBS, Lorient) & Prof. Jean-Christophe SANGLEBOEUF (LARMAUR, Univ. Rennes 1)

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