Anouk CHEVALLIER : "Analyse des incertitudes épistémiques et approche microrobotique de l'essai de traction longitudinale sur fibre élémentaire pour la caractérisation de fibres végétales"

Résumé :Cette thèse explore les incertitudes épistémiques liées à l’essai de traction sur fibre végétale élémentaire en les identifiant, en les quantifiant et en proposant des pistes pour les réduire. En effet, l’essai de traction est couramment utilisé pour déterminer la résistance et la rigidité des fibres, permettant ainsi de prédire le comportement des composites qu’elles renforcent. Néanmoins, une forte dispersion des résultats est observée, y compris pour les fibres synthétiques. Si des fibres végétales produites en Europe telles que le lin, le chanvre ou l’ortie présentent un intérêt environnemental certain et des propriétés mécaniques spécifiques comparables à celle des fibres de verre, elles sont marquées par une complexité et une variabilité intrinsèques, qui renforcent la nécessité d’une caractérisation moins empreinte d’incertitudes. Afin de rendre ces essais de traction plus précis et reproductibles, ce travail propose et met en œuvre une approche microrobotique. 
Au cours d’un essai de traction, l’axe longitudinal de la fibre peut ne pas être colinéaire à la direction de chargement. Cet angle de désalignement constitue une source d’incertitude. Un modèle basé sur la théorie des poutres est développé pour évaluer l’influence de cet angle sur la résistance aux extrémités et sur la rigidité au centre de la fibre. Il est montré que ce désalignement conduit à davantage sous-estimer la rigidité que la résistance. Cette incertitude étant d’autant plus significative sur la résistance que la longueur utile de la fibre est faible. 
Afin de minimiser les incertitudes liées aux concentrations de contraintes à la sortie des mors et aux microglissements au cours des essais de traction, cette étude démontre le potentiel de la préhension directe de la fibre au moyen de micropinces utilisées comme mors. L’analyse de différentes texturations des doigts de préhension met en évidence le compromis à établir, pour la conception de nouvelles micropinces, entre la prévention du glissement et la limitation de l’endommagement de la fibre dans la zone de serrage. En complément, un dispositif expérimental d’estimation de la force de préhension exercée par les micropinces a été développé afin d’améliorer la répétabilité des essais.[...]

Composition du jury : 
Cédric CLEVY, Professeur des universités, Université Marie et Louis Pasteur, Directeur de thèse

Stéphane CARO, Directeur de recherche, CNRS, Rapporteur

Karine  CHARLET, Professeure des universités, Université Bourgogne Europe ISAT, Examinateur

Pierre DUMONT, Professeur des universités, INSA Lyon, Examinateur

Sébastien JOANNÈS, Chargé de recherche, CNRS, Rapporteur

Florian BOUTENEL, Maître de conférences, SupMicrotech ENSMM, Co-encadrant de thèse