• Langue : Français
• Discipline : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Identifiant : 2025ULILN047
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 15/12/2025

Résumé en langue originale

Les matériaux architecturés auxétiques, caractérisés par un coefficient de Poisson négatif, suscitent un intérêt croissant en raison de leurs propriétés mécaniques particulières, notamment leur capacité de densification sous compression et leur potentiel d'absorption d'énergie. Dans la perspective d'applications techniques, et en particulier pour le développement de plots de découplage destinés au secteur automobile, l'élaboration de matériaux composites textiles à propriétés auxétiques semble une piste d'investigation prometteuse. En effet, bien que de nombreux travaux aient été consacrés aux matériaux architecturés auxétiques (dont les recherches se sont fortement intensifiées depuis les années 2010), les composites fibreux tissés ou tricotés de nature auxétique demeurent relativement moins explorés. Parmi les différentes topologies existantes et étudiées dans la littérature, la géométrie à hexagones réentrants a été retenue pour sa faisabilité textile et son potentiel de densification comparativement aux autres architectures.Une première étape de la thèse a porté sur le développement expérimental de structures monocellulaires composites à renfort tissé, consolidées par une matrice thermoplastique. L'étude de l'hexagone isolé, couplée à une étude paramétrique, a permis d'évaluer le comportement d'une cellule réentrante sans contrainte latérale. Les résultats permettent de mettre en évidence l'influence de l'inclinaison des parois sur les mécanismes de déformation et sur l'ampleur du caractère auxétique. Les résultats ont confirmé la faisabilité textile de ces architectures et la capacité à obtenir un coefficient de Poisson négatif en compression quasi-statique.Les travaux ont ensuite été élargis à l'échelle du réseau multicellulaire, en reprenant les paramètres géométriques les plus pertinents issus de l'étude sur composite monocellulaire. Les essais ont montré que la connectivité entre les cellules hexagonales élémentaires, induite ici par la continuité des fils, modifie le comportement mécanique global : des instabilités locales apparaissent et les déformations deviennent hétérogènes, mais le caractère auxétique est conservé pour de faibles taux de compression. L'ajout d'une mousse de faible densité à l'intérieur des cellules a par ailleurs démontré la possibilité d'augmenter considérablement la raideur globale sans altérer l'auxéticité. Ces résultats ouvrent la voie à des structures hybrides exploitant à la fois un réseau auxétique composite et un matériau de remplissage, dans le but de profiter pleinement de la capacité de densification des matériaux auxétiques.

Résumé traduit

Auxetic architectured materials, characterized by a negative Poisson's ratio, are attracting growing interest due to their unique mechanical properties, particularly their densification under compression and energy absorption potential. In the context of technical applications, especially for the development of decoupling mounts in the automotive sector, the elaboration of textile composite materials with auxetic property represents a promising research field. While extensive research has been devoted to auxetic architectured materials (with a significant increase in studies since the 2010s), auxetic woven or knitted fibrous composites remain relatively underexplored.Among the various topologies studied in the literature, the re-entrant hexagonal geometry was selected for its textile feasibility and densification potential compared to other architectures. The first phase of this thesis focused on the experimental development of single-cell composite structures reinforced with woven fabrics and consolidated with a thermoplastic matrix. The study of the isolated hexagon, combined with a parametric analysis, enabled the evaluation of the behavior of a re-entrant cell without lateral constraints. The results highlighted the influence of wall inclination on deformation mechanisms and the magnitude of the auxetic effect. These findings confirmed the textile feasibility of such architectures and their ability to achieve a negative Poisson's ratio under quasi-static compression.The work was then extended to the scale of multicellular networks, using the most relevant geometric parameters derived from the single-cell composite study. Tests revealed that the connectivity between elementary hexagonal cells—achieved through the continuity of the yarns—alters the overall mechanical behavior: local instabilities emerge, and deformations become less homogeneous, yet the auxetic character is preserved under low compression rates. Additionally, the incorporation of low-density foam within the cells demonstrated the potential to significantly increase global stiffness without compromising auxeticity. These results pave the way for hybrid structures that combine an auxetic composite network with a filling material, aiming to fully exploit the densification capacity of auxetic materials.