Détermination des propriétés mécaniques élastiques des matériaux composites par une technique vibratoire

Abstract

e mémoire de fin d’études de master porte sur l’élaboration de matériaux composites à matrice polymère, renforcée par différents types de fibres : naturelles (jute), synthétiques (fibre de verre V500) et hybrides (combinaisons de fibres naturelles et synthétiques). L’objectif principal de cette étude est de déterminer les propriétés mécaniques de ces matériaux, dans le domaine élastique, à l’aide d’une méthode vibratoire non destructive, conforme à la norme ASTM E1876-01. Cette méthode repose sur l’analyse des fréquences naturelles de vibration des éprouvettes, permettant d’en déduire les constantes mécaniques : le module d’élasticité (E), le module de cisaillement (G) et le coefficient de Poisson (μ). Elle présente l’avantage d’être rapide, non destructive, et particulièrement adaptée à l’étude des matériaux composites, souvent difficiles à caractériser par des méthodes classiques. Les résultats obtenus montrent que les propriétés mécaniques dépendent fortement de la nature des fibres et de leur orientation. Les fibres naturelles offrent des performances modestes, mais présentent un intérêt certain en raison de leur faible impact environnemental. À l’inverse, les fibres synthétiques, en particulier la fibre de verre V500, permettent d’atteindre des performances mécaniques plus élevées. Les composites hybrides, quant à eux, présentent des performances intermédiaires, fortement influencées par la compatibilité entre les types de fibres utilisés. Parmi les combinaisons étudiées, le composite jute/V500 s’est distingué par un bon compromis entre rigidité, résistance et durabilité, illustrant une synergie intéressante entre fibres naturelles et synthétiques. Ce travail met ainsi en lumière le potentiel de l’hybridation pour optimiser les performances mécaniques tout en intégrant des matériaux plus durables. Enfin, il confirme la pertinence de la méthode vibratoire comme outil de caractérisation fiable, ouvrant la voie à des applications industrielles dans un contexte de transition vers des matériaux plus respectueux de l’environnement.