Research Allowance 2019: Integration of variability in geometric and mechanical constituent properties of plant fibres in the modelling of the behaviour of short-fibre-reinforced thermoplastics — BIOFIVAR (Q3694247)
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Project Q3694247 in France
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | Research Allowance 2019: Integration of variability in geometric and mechanical constituent properties of plant fibres in the modelling of the behaviour of short-fibre-reinforced thermoplastics — BIOFIVAR |
Project Q3694247 in France |
Statements
46,076.0 Euro
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122,076.0 Euro
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37.74 percent
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1 October 2019
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31 December 2022
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Université Polytechnique Hauts-de-France UPHF (ex UVHC)
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L’utilisation de fibres courtes végétales pour le renfort de thermoplastiques suscite un intérêt croissant, y compris pour la formation de pièce pouvant être fortement sollicitées mécaniquement, grâce notamment au ratio rigidité/densité élevé de ces fibres et par leur origine biosourcée. Néanmoins, les fibres végétales présentent une forte variabilité de leurs propriétés constitutives (e.g. taux de cellulose, nombre de fibres élémentaires par faisceau, …), géométriques (longueur, section, …) et donc aussi mécaniques (rigidité, résistance, adhésion entre fibres élémentaires…). Cette variabilité rend très difficile la modélisation et la prédiction du comportement mécanique des composites à fibres courtes végétales, ce qui constitue un frein très important à l’élargissement de leur gamme d’utilisation. On peut noter que le modèle actuellement développé au LAMIH permet déjà une prise en compte facilitée des propriétés spécifiques des matrices thermoplastiques (viscoélasticité, viscoplasticité, écoulement plastique compressible, etc…) ainsi que des distributions d’orientation complexes des fibres courtes. Il est donc maintenant nécessaire d’introduire dans ce modèle les spécificités des fibres végétales. Des observations multi-échelles permettront d’une part, de quantifier la variabilité des propriétés des fibres et d’autre part d’étudier des mécanismes de dégradation particuliers comme la décohésion intra-faisceau par exemple. (French)
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The use of short plant fibres for thermoplastic reinforcement is gaining increasing interest, including the formation of parts that can be heavily pressed mechanically, thanks in particular to the high rigidity/density ratio of these fibres and their bio-based origin. Nevertheless, plant fibres exhibit a high variability in their constituent properties (e.g. cellulose content, number of elemental fibres per beam, etc.), geometric (length, section,...) and thus also mechanical (rigidity, resistance, adhesion between elemental fibres, etc.). This variability makes it very difficult to model and predict the mechanical behaviour of plant short fibre composites, which is a very important obstacle to the widening of their range of use. It should be noted that the model currently developed at LAMIH already allows easy consideration of the specific properties of thermoplastic matrices (viscoelasticity, viscoplasticity, compressible plastic flow, etc.) as well as complex orientation distributions of short fibers. It is now necessary to introduce the specificities of plant fibres into this model. Multiscale observations will make it possible to quantify the variability of fibre properties and to study particular degradation mechanisms such as intrabeam decohesion. (English)
18 November 2021
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Die Verwendung von kurzen pflanzlichen Fasern für die Verstärkung von Thermoplasten ist zunehmend von Interesse, auch für die Bildung von Werkstücken, die mechanisch stark beansprucht werden können, insbesondere aufgrund des hohen Steifigkeits-Dichte-Verhältnisses dieser Fasern und ihres biobasierten Ursprungs. Die pflanzlichen Fasern weisen jedoch eine große Variabilität ihrer konstitutiven Eigenschaften auf (z. B. Zellulosegehalt, Anzahl der Elementfasern pro Bündel usw.), geometrische (Länge, Querschnitt,...) und somit auch mechanisch (Stärke, Festigkeit, Haftung zwischen Elementfasern usw.). Diese Variabilität erschwert die Modellierung und Vorhersage des mechanischen Verhaltens von kurzfaserigen pflanzlichen Verbundwerkstoffen, was die Erweiterung ihres Anwendungsbereichs sehr stark behindert. Es sei darauf hingewiesen, dass das derzeit im LAMIH entwickelte Modell bereits eine einfache Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften thermoplastischer Matrizen (Viskoelastizität, Viskoplastizität, komprimierbarer Kunststofffluss usw.) sowie der komplexen Orientierungsverteilungen der kurzen Fasern ermöglicht. Daher ist es jetzt notwendig, die Besonderheiten der Pflanzenfasern in dieses Modell aufzunehmen. Multi-Skalen-Beobachtungen ermöglichen es einerseits, die Variabilität der Fasereigenschaften zu quantifizieren und andererseits spezielle Abbaumechanismen wie z. B. strahlinterne Dehäsion zu untersuchen. (German)
1 December 2021
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Het gebruik van korte plantaardige vezels voor thermoplastische versterking wint steeds meer belangstelling, met inbegrip van de vorming van onderdelen die mechanisch sterk kunnen worden geperst, met name dankzij de hoge stijfheid/dichtheidsverhouding van deze vezels en hun biogebaseerde oorsprong. Plantaardige vezels vertonen echter een grote variabiliteit in hun samenstellende eigenschappen (bv. cellulosegehalte, aantal elementaire vezels per bundel, enz.), geometrisch (lengte, sectie,...) en dus ook mechanisch (hardheid, weerstand, hechting tussen elementaire vezels, enz.). Deze variabiliteit maakt het zeer moeilijk om het mechanische gedrag van plantaardige korte vezelcomposieten te modelleren en te voorspellen, wat een zeer belangrijk obstakel vormt voor de verbreding van hun gebruiksbereik. Opgemerkt moet worden dat het model dat momenteel bij LAMIH is ontwikkeld, al gemakkelijk rekening houdt met de specifieke eigenschappen van thermoplastische matrices (viscoelasticiteit, viscoplasticiteit, samendrukbare kunststofstroom, enz.) en complexe oriëntatieverdelingen van korte vezels. Het is nu noodzakelijk de specifieke kenmerken van plantaardige vezels in dit model op te nemen. Multiscale waarnemingen zullen het mogelijk maken om de variabiliteit van de vezeleigenschappen te kwantificeren en bepaalde afbraakmechanismen zoals intrabeam decohesie te bestuderen. (Dutch)
6 December 2021
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L'uso di fibre vegetali corte per il rinforzo termoplastico sta acquisendo sempre maggiore interesse, compresa la formazione di parti che possono essere pesantemente pressate meccanicamente, grazie in particolare all'elevato rapporto rigidità/densità di queste fibre e alla loro origine biologica. Tuttavia, le fibre vegetali presentano un'elevata variabilità nelle loro proprietà costitutive (ad esempio tenore di cellulosa, numero di fibre elementari per fascio, ecc.), geometriche (lunghezza, sezione,...) e quindi anche meccaniche (rigidità, resistenza, adesione tra fibre elementari, ecc.). Questa variabilità rende molto difficile modellare e prevedere il comportamento meccanico dei compositi a fibre corte degli impianti, che costituisce un ostacolo molto importante all'ampliamento della loro gamma d'impiego. Va notato che il modello attualmente sviluppato in LAMIH permette già di considerare facilmente le proprietà specifiche delle matrici termoplastiche (viscoelasticità, viscologia, flusso plastico compressibile, ecc.) e delle complesse distribuzioni di orientamento delle fibre corte. È ora necessario introdurre le specificità delle fibre vegetali in questo modello. Le osservazioni multiscala consentiranno di quantificare la variabilità delle proprietà delle fibre e di studiare particolari meccanismi di degradazione come la decoesione intrabeam. (Italian)
13 January 2022
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El uso de fibras cortas de plantas para el refuerzo termoplástico está cobrando cada vez más interés, incluida la formación de piezas que pueden ser fuertemente presionadas mecánicamente, gracias, en particular, a la elevada relación rigidez/densidad de estas fibras y su origen biológico. No obstante, las fibras vegetales presentan una gran variabilidad en sus propiedades constituyentes (por ejemplo, contenido de celulosa, número de fibras elementales por haz, etc.), geométricas (longitud, sección, etc.) y, por tanto, también mecánicas (rigidez, resistencia, adhesión entre fibras elementales, etc.). Esta variabilidad hace muy difícil modelar y predecir el comportamiento mecánico de los compuestos de fibra corta vegetal, lo que constituye un obstáculo muy importante para la ampliación de su gama de uso. Cabe señalar que el modelo actualmente desarrollado en LAMIH ya permite considerar fácilmente las propiedades específicas de las matrices termoplásticas (viscoelasticidad, viscoplasticidad, flujo de plástico compresible, etc.) así como distribuciones complejas de orientación de fibras cortas. Ahora es necesario introducir las especificidades de las fibras vegetales en este modelo. Las observaciones multiescala permitirán cuantificar la variabilidad de las propiedades de las fibras y estudiar determinados mecanismos de degradación, como la decohesión intrahaz. (Spanish)
14 January 2022
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Identifiers
NP0023064
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