COMPORTEMENT MECANIQUE ET ANALYSE VIBRATOIRE DES MATERIAUX COMPOSITES HYBRIDES

Abstract

Ce travail se concentre sur la caractérisation mécanique et l'analyse vibratoire, notamment l'analyse modale, des matériaux composites hybrides. L'objectif principal est d'explorer le comportement mécanique de ces matériaux sous diverses sollicitations, tout en mettant en évidence leurs propriétés dynamiques. Une attention particulière est portée à la caractérisation expérimentale des composites à base de fibres de la racine de Salvadora persica et des composites hybrides associant des fibres de la racine de Salvadora persica et des fibres de verre dans une matrice polyester, afin d'améliorer les performances mécaniques. La recherche inclut également le développement d'une méthode d'extraction efficace des fibres végétales de la racine de Salvadora persica. Une méthode de moulage optimisée sera mise en œuvre pour réaliser tous les types d'éprouvettes d'essai, conformément aux normes internationales ASTM D638, ASTM D6110 et ASTM D570. Des essais seront effectués pour définir la masse volumique des composites, ainsi que des essais de traction, de flexion par choc et d'absorption d'eau, en complément des simulations numériques visant à étudier la réponse vibratoire des structures composites, en identifiant les fréquences propres et les modes de vibration. Un avantage significatif de la faible masse volumique des fibres de Salvadora persica, comparée à d'autres fibres végétales étudiées dans la littérature, est qu'elle permet de réduire le poids global des matériaux composites, tout en améliorant les propriétés mécaniques grâce à l'utilisation de fibres de verre. Cette combinaison optimise les performances des composites, rendant ces matériaux légers et robustes, ce qui est particulièrement bénéfique pour les applications industrielles nécessitant des solutions efficaces et performantes.

This work focuses on the mechanical characterization and vibrational analysis, specifically modal analysis, of hybrid composite materials. The main objective is to explore the mechanical behavior of these materials under various loads, while highlighting their dynamic properties. Special attention is given to the experimental characterization of composites made from Salvadora persica root fibers and hybrid composites combining Salvadora persica root fibers and glass fibers within a polyester matrix to enhance mechanical properties. The research also includes the development of an efficient extraction method for natural fibers from the Salvadora persica root. An optimized molding method will be implemented to fabricate all types of test specimens in accordance with international standards ASTM D638, ASTM D6110, and ASTM D570. Tests will be conducted to determine the density of the composites, as well as tensile tests, impact bending tests, and water absorption tests, in addition to numerical simulations aimed at studying the vibrational response of composite structures by identifying natural frequencies and vibration modes. A significant advantage of the low density of Salvadora persica fibers, compared to other natural fibers studied in the literature, is that it reduces the overall weight of the composite materials while enhancing mechanical properties through the use of glass fibers. This combination optimizes the performance of the composites, making these materials lightweight and robust, which is particularly beneficial for industrial applications requiring efficient and high-performance solutions.

يركز هذا العمل على توصيف الخواص الميكانيكية والتحليل الاهتزازي، وخاصة التحليل النمطي، للمواد المركبة الهجينة. الهدف الرئيسي هو دراسة السلوك الميكانيكي لهذه المواد تحت تأثير الأحمال المختلفة، مع إبراز خصائصها الديناميكية. يتم إيلاء اهتمام خاص للتوصيف التجريبي للمركبات المصنوعة من ألياف جذور المسواك والمركبات الهجينة التي تجمع بين ألياف جذور المسواك والألياف الزجاجية في مصفوفة بوليستر لتحسين الخصائص الميكانيكية. كما تتضمن الدراسة تطوير طريقة فعالة لاستخراج الألياف الطبيعية من جذور المسواك سيتم تنفيذ طريقة قولبة محسّنة لإعداد جميع أنواع عينات الاختبار وفقًا للمعايير الدولية ASTM D638 وASTM D6110 وASTM D570. ستُجرى اختبارات لتحديد الكثافة الحجمية للمركبات، بالإضافة إلى اختبارات الشد، واختبارات الانحناء بالصدمة، واختبارات امتصاص الماء، إلى جانب محاكاة عددية تهدف إلى دراسة الاستجابة الاهتزازية للهياكل المركبة من خلال تحديد الترددات الطبيعية وأنماط الاهتزاز. تتمثل إحدى المزايا المهمة للكثافة المنخفضة لألياف المسواك مقارنة بالألياف الطبيعية الأخرى التي دُرست في الأدبيات، في أنها تقلل من الوزن الإجمالي للمواد المركبة، مع تحسين الخصائص الميكانيكية بفضل استخدام الألياف الزجاجية. تعمل هذه التركيبة على تحسين أداء المركبات، مما يجعل هذه المواد خفيفة الوزن وقوية، وهو أمر مفيد بشكل خاص للتطبيقات الصناعية التي تتطلب حلولًا فعالة وعالية الأداء.