Analyse multi-échelle du comportement mécanique de composites tissés à fibres de chanvre. Comparaison avec le lin et le verre

Multi-scale analysis of the mechanical behaviour of woven hemp fabric composites. Comparison with flax and glass

¹ Institut Pprime, UPR 3346, Département Physique et Mécanique des Matériaux, ENSMA, 1 avenue Clément Ader, 86961 Futuroscope Chasseneuil, France
e-mail : claire.bonnafous@lmpm.ensma.fr
² VALAGRO, 40 avenue du recteur Pineau, 86022 Poitiers Cedex, France

Reçu : 8 Octobre 2010
Accepté : 8 Novembre 2011

Résumé

Ce travail propose une analyse multi-échelle de la structure et du comportement mécanique de composites chanvre/époxy à renforts tissus. Une comparaison systématique est effectuée avec des composites tissés verre/époxy et lin/époxy. Les structures des fils de verre, de lin et de chanvre ont été analysées. Des analyses statistiques ont été utilisées pour étudier leur comportement mécanique. Un modèle analytique en trois étapes permettant d’estimer les propriétés mécaniques de ces matériaux a été mis en place en partant des propriétés des constituants élémentaires de la fibre : les fibrilles de cellulose, la lignine et l’hémicellulose. La variabilité des fibres naturelles a été intégrée à ce modèle en utilisant les résultats expérimentaux. Les résultats obtenus avec ce modèle permettent d’obtenir une estimation des caractéristiques mécaniques des composites chanvre/époxy à renfort tissu.

Abstract

In this paper, a multi-scale analysis of the architecture and of the mechanical behaviour of woven hemp fabric/epoxy composites is developed. A comparison with glass and flax fabric composites is performed at each step. The architecture of glass, flax and hemp yarns was first studied and statistical analyses were used to evaluate their mechanical behaviour. In order to characterise the mechanical properties of woven hemp fabric/epoxy composites, a multi-scale analysis is developed, based on a three steps analytical model built from the mechanical properties of the elementary components of the fibre: cellulose fibrils, lignin and hemicellulose. The natural fibres variability is determined from experimental results and integrated in the analytical modelling. Results obtained with the model provide an estimation of the mechanical properties of woven hemp fabric/epoxy composites.