Étude des mécanismes d’endommagement des matériaux composites de haute performance à l'aide de la corrélation d'image numérique appliqué à la microscopie confocale laser

Les matériaux composites à renforts fibreux (CRF) sont aujourd’hui couramment utilisés au sein de l’industrie aérospatiale pour leur très hautes propriétés spécifiques, légèreté et résistance à la fatigue. Les dernières générations d’avions civils (Boeing B787 and Airbus A350) contiennent au moins 50% de CRF ce qui a permis de fortement augmenter leurs performances. Toutefois, cela s’est aussi révélé être un désavantage car, contrairement aux matériaux métalliques, les CRF sont hétérogènes (fibres et matrices) et ont tendances à contenir des réseaux de fissures durant leur vie en service. Les mécanismes derrière l’initiation et la formation de ces réseaux de fissures demeurent très peu compris ce qui encourage souvent les ingénieurs à préconiser le remplacement de pièces qui sont encore loin de leur fin de vie à cause de la présence, normale, de réseaux de fissures dans les pièces.
Ce projet a pour but d’apporter des informations nouvelles à propos des mécanismes d’endommagement microscopiques des matériaux composites pour permettre aux ingénieurs de mieux évaluer leur gravité et impact sur le composite en service. Ce projet utilisera un montage expérimental qui a été mis en place lors d’une étude précédente (https://link.springer.com/article/10.1007/s11340-019-00541-z) et qui permet d’observer les mécanismes d’endommagement pendant qu’ils se produisent dans un composite idéalisé fabriqué par impression 3D sollicité mécaniquement sous un microscope confocal laser. L’étudiant(e) devra fabriquer des spécimens contenant une ou plusieurs fibres selon des arrangements différents, à l’aide de l’impression 3D par filament et le moulage de résines thermodurcissables, puis utiliser une machine de traction pour charger le spécimen sous un microscope confocal laser. Les résultats seront analysés à l’aide de la méthode de la corrélation d’image numérique pour mesurer les champs de déplacements et de déformations qui se produisent durant l’endommagement du spécimen. L’étudiant(e) sera fortement soutenu par un étudiant au doctorat qui se spécialise dans la méthode de la corrélation d’image numérique et son application en aérospatiale.
 

Connaissances requises

Une étudiante ou un étudiant qui est intéressé par un projet d’application scientifique qui permet d’en apprendre sur plusieurs méthodes de prototypage rapide (impression 3D, moulage) et sur des méthodes de caractérisation optiques.
Un cours sur les composites est un bon plus.

Programme d'études visé

Maîtrise avec projet

Domaines de recherche

Matériaux et fabrication

Financement

Pas de financement disponible 

Autres informations

Début : Automne 2021

Personne contact : Professeur Ilyass Tabiai, ilyass.tabiai@etsntl.ca