Résumé de la thèse :
Cette thèse se concentre sur l'analyse de fibres végétales lignocellulosiques, ici des fibres de lin, avec l'objectif que ce type de fibres soit utilisé comme renfort de matériaux biocomposites. En effet, ces fibres présentent des caractéristiques physiques intéressantes, telles qu'une faible densité et de bonnes propriétés mécaniques spécifiques, le tout associé à un impact environnemental réduit. Or, la modélisation prédictive de leur comportement à court et long terme au sein du composite nécessite de connaître la dépendance de leurs propriétés à l'humidité. Actuellement, la littérature rend essentiellement compte des propriétés mécaniques des renforts végétaux à partir d'essais statiques généralement réalisés à l'échelle de fibres élémentaires et de faisceaux de fibres. Dans ce contexte, la première partie de cette thèse présente l'étude de l'impact de l'eau sur la morphologie des faisceaux de lin et des fibres élémentaires de lin. Cette étude a permis d'observer les variations de coefficient d’hygro-expansion et l’anisotropie de gonflement selon la largeur des faisceaux choisis. Dans une seconde partie, des travaux ont étudié la fiabilisation d'un essai de traction simple longitudinale sur des faisceaux ou des fibres élémentaires de lin. Ces travaux ont permis d'observer l'impact de choix méthodologiques concernant l'aire de section transverse ou l'estimation d'un module tangent sur la mesure de la complaisance du système de traction et a posteriori sur le comportement mécanique des échantillons. De plus, à l'aide d'analyses photomécaniques, il a été montré que cette complaisance du système pouvait varier durant l'essai de traction et que cela pouvait impacter l'allure du comportement mécanique. Enfin, dans une troisième partie, le comportement visco-élasto-plastique des faisceaux de fibres de lin a été étudié à partir d'essais de traction cyclique, réalisés sous plusieurs vitesses de chargement et plusieurs valeurs d’humidité relative. Ceux-ci montrent un faible impact de la vitesse de chargement sur le comportement mécanique et qu’une augmentation de l’humidité relative affecte la composante viscoélastique de ce comportement en impliquant un assouplissement apparent des faisceaux lors de la charge.
Abstract :
This thesis focuses on the analysis of lignocellulosic plant fibres, particularly flax, with the goal of using these fibres as reinforcement in biocomposite materials. These fibres exhibit interesting physical characteristics, such as low density and good specific mechanical properties, while also having a reduced environmental impact. However, predictive modeling of their short- and long-term behavior within the composite requires an understanding of how their properties depend on moisture content. Currently, the literature mainly reports on the mechanical properties of plant fibres based on static tests, usually conducted at the scale of elementary fibres and fibre bundles. In this context, the first part of this thesis presents a study on the impact of water on the morphology of flax bundles and elementary flax fibres. This study has shown variations in the hygro-expansion coefficient and the anisotropy of swelling depending on the width of the chosen bundles. In the second part, the research focuses on improving the reliability of a simple longitudinal tensile test on flax bundles or elementary flax fibres. These studies highlighted the influence of methodological choices, such as the calculation of the transverse section area or the estimation of a tangent modulus, on the measurement of the tensile system’s compliance and, subsequently, on the mechanical behavior of the samples. Furthermore, with the use of photomechanical analyses, it was shown that this system compliance can vary during the tensile test, which may affect the mechanical behavior. Finally, in the third part, the visco-elasto-plastic behavior of flax fibre bundles was studied through cyclic tensile tests, carried out at different loading speeds and under various relative humidity levels. These tests demonstrate a low impact of the loading speed on the mechanical behavior, but an increase in relative humidity significantly affects the viscoelastic component of this behavior, leading to an apparent softening of the bundles during loading.