Les composites à fibres naturelles ont des propriétés mécaniques comparables à celles de certains matériaux non dégradables. Ces composites présentent plusieurs avantages par rapport à ceux fabriqués avec des fibres synthétiques. Parmi ces avantages, il est possible de citer leur basse densité, leur bas prix, leurs propriétés mécaniques intéressantes et leur aspect écologique. Malgré tous ces avantages, les composites à fibres naturelles possèdent des inconvénients comme leur comportement hydrophile ainsi que le manque de travaux de recherche sur leur durabilité en fatigue.
Dans ce projet de doctorat, les travaux de recherche se sont focalisés sur un nouveau matériau composite, à fibres naturelles, développé dans le Département de génie mécanique de l’Université de Québec à Trois-Rivières (UQTR). Ce matériau est constitué d’une matrice de polyéthylène haute densité (PEHD) et de fibres courtes de bouleau obtenues de l’Institut d’Innovations en Écomatériaux, Écoproduits et Écoénergies (I2E3). Le but, ici, est de proposer un composite qui coûte moins cher que les plastiques techniques (comme le Nylon) et qui pourra être utilisé dans certaines applications reliées à ces plastiques. Parmi ces applications, il est possible de citer la transmission de puissance. Dans ce cas de figure, une denture d’un engrenage plastique est soumise à un chargement de flexion cyclique durant la performance de ce dernier. Ainsi, ce projet de doctorat s’est focalisé sur l’étude du comportement en fatigue, sous chargement en flexion, du PEHD renforcé avec des fibres courtes de bouleau. Cette étude s’est basée sur deux parties : la partie expérimentale et la partie numérique, caractérisées respectivement par les essais de fatigue et par la modélisation de l’endommagement causé par le chargement cyclique de flexion. De plus, sachant que les fibres utilisées sont hydrophiles, l’effet du vieillissement hydrothermique sur le comportement en fatigue du matériau étudié a été investigué expérimentalement. Après une comparaison entre le composite étudié et le nylon, les propriétés mécaniques en quasi-statique et en fatigue du PEHD renforcé avec des fibres courtes de bouleau se sont avérées intéressantes et prometteuses.
Thèse de doctorat en ingénierie soutenue le 9 avril 2019
De gauche à droite : Marie-Laure Dano (Université Laval), Éric Loranger (UQTR), Ahmed Maslouhi (Université de Sherbrooke), Mahdi Mejri, doctorant en ingénierie, Lotfi Toubal (UQTR) et Jean-Christophe Cuillière. (UQTR).
Membres du jury
Lotfi Toubal, directeur de recherche
Professeur, UQTR
Jean-Christophe Cuillère, codirecteur de recherche
Professeur, UQTR
Éric Loranger, président du jury
Professeur, UQTR
Ahmed Maslouhi, membre externe
Professeur, Université de Sherbrooke
Marie-Laure Dano, membre externe
Professeure, Université Laval
