Ce mémoire de thèse de doctorat est structuré en deux parties. Dans la 1ère partie, une nouvelle approche traitant la caractérisation géométrique et mécanique est décrite. La modélisation géométrique de tissu 3D interlock est corrélée avec les paramètres de tissage afin de mieux prendre en compte ces paramètres. Le tissage de tissu 3D interlock est décrit en détail. Par la suite, une étude a été menée pour mieux comprendre les changements qui se produisent dans une mèche de carbone lorsque cette dernière est intégrée dans un renfort. Un coefficient de transfert des propriétés mécaniques a été proposé permettant une meilleure compréhension de l’influence des paramètres structuraux sur les propriétés d’un composite. Dans la 2eme partie du mémoire, un système de mesure in situ pour les composites a été développé. Ce système comporte un capteur souple et un module de traitement de données et d’amplification des signaux. Le capteur fibreux développé durant nos recherches a été inséré pendant le tissage comme un fil de trame. Le système a été testé sur une plaque en composite, contenant les renforts en 3D interlock, en traction. Le capteur suit fidèlement les déformations de la plaque composite jusqu’à la rupture. / This thesis is divided in two parts. In the first part a geometrical modelling approach has been developed in tandem with weaving parameters. The reinforcements were woven on a modified conventional loom to study the geometry of these structures. Their weaving has been described in detail. The weaving parameters have been correlated to the modelling approach. The meso structural modelling approach is capable of predicting essential reinforcement geometrical characteristics at meso structural level without being too complicated. Furthermore, mechanical characterization of 3D interlock reinforcements has been carried out in such a way that a track of mechanical properties during the complete production cycle has been maintained. A novel parameter called strength transfer coefficient was proposed which allows better understanding of the influence of structural parameters on the final properties of the composite. In the second part of the thesis an online structural health monitoring system which is composed of a textile based sensor and signal amplification and treatment module, has been developed. This system is capable of detecting structural deformations in the composite as the sensor is integrated during the manufacturing of the reinforcement and can follow its deformation pattern when composite is subjected to tensile loading in a real time.

Le tissu est réalisé par un entrecroisement, appelé armure [1], de 2 réseaux de fils, un longitudinal et un transversal 2D et de plus de 2 réseaux 3D. Les propriétés de ces tissus seront fonction de la quantité de fil insérable dans l'armure, quantité dont la limite doit être déterminée de façon précise. Hors, à ce jour, cette limite est très mal connue [2]. Donc, l'utilité principale du calcul des limites de tissabilité est de savoir si un tissu 2D ou 3D est réalisable ou non sur une machine à tisser. Les coefficients de difficulté permettent d'éviter des productions endommageant le matériel et aussi d'apprécier a priori les problèmes de rendement de production des articles proches des limites de tissabilité tel que les tissus techniques. Il est d'autre part possible de déduire certaines caractéristiques techniques de l'article réalisé. Ces calculs peuvent en effet quantifier le serrage des fils entre eux et permettre de déduire les caractéristiques mécaniques et physiques. Les raisons motivant ces recherches sont d'une part d'éviter un surcoût de production en essayant de tisser un article, 2D ou 3D, impossible à tisser et d'autre part de diminuer les casses des fils et l'usure des éléments de la machine à tisser à cause d'une surcharge sur le métier à tisser pendant l'opération de tissage. Après la mise en place d'un plan d'expérience de tissage, l'étude des propriétés mécaniques et physiques d'un nombre représentatifs de tissus 2D et 3D et la modélisation des structures tissées a permis de proposer de nouvelles équations de saturations et de limite de tissabilité en particulier pour le 3D [3]. Par ailleurs, à partir de ces équations, il est possible de prévoir, pour une contexture et une armure donnée en 2D ou 3D, la masse maximale de fil insérable dans le tissu ainsi que la difficulté qui sera rencontrée lors du tissage. Les relations théoriques nouvelles proposées, indices de saturation numérique et indice de saturation massique ont été confirmées par les résultats expérimentaux et Il a été conclu que les équations et abaques qui en découlent sont des outils utiles pour l'industrie de tissage traditionnel et technique.

Le tissu est réalisé par un entrecroisement, appelé armure [1], de 2 réseaux de fils, un longitudinal et un transversal 2D et de plus de 2 réseaux 3D. Les propriétés de ces tissus seront fonction de la quantité de fil insérable dans l'armure, quantité dont la limite doit être déterminée de façon précise. Hors, à ce jour, cette limite est très mal connue [2]. Donc, l'utilité principale du calcul des limites de tissabilité est de savoir si un tissu 2D ou 3D est réalisable ou non sur une machine à tisser. Les coefficients de difficulté permettent d'éviter des productions endommageant le matériel et aussi d'apprécier a priori les problèmes de rendement de production des articles proches des limites de tissabilité tel que les tissus techniques. Il est d'autre part possible de déduire certaines caractéristiques techniques de l'article réalisé. Ces calculs peuvent en effet quantifier le serrage des fils entre eux et permettre de déduire les caractéristiques mécaniques et physiques. Les raisons motivant ces recherches sont d'une part d'éviter un surcoût de production en essayant de tisser un article, 2D ou 3D, impossible à tisser et d'autre part de diminuer les casses des fils et l'usure des éléments de la machine à tisser à cause d'une surcharge sur le métier à tisser pendant l'opération de tissage. Après la mise en place d'un plan d'expérience de tissage, l'étude des propriétés mécaniques et physiques d'un nombre représentatifs de tissus 2D et 3D et la modélisation des structures tissées a permis de proposer de nouvelles équations de saturations et de limite de tissabilité en particulier pour le 3D [3]. Par ailleurs, à partir de ces équations, il est possible de prévoir, pour une contexture et une armure donnée en 2D ou 3D, la masse maximale de fil insérable dans le tissu ainsi que la difficulté qui sera rencontrée lors du tissage. Les relations théoriques nouvelles proposées, indices de saturation numérique et indice de saturation massique ont été confirmées par les résultats expérimentaux et Il a été conclu que les équations et abaques qui en découlent sont des outils utiles pour l'industrie de tissage traditionnel et technique. / The woven fabrics 2D and 3D are made by interlacing warp and weft, called pattern [1]. The properties of these woven fabrics will depend on the number of yarns into the woven fabrics, quantity whose limit must be determined accurately. Out, to date, this limit isn't very well known [2]. So, the main purpose of calculating the limit of weavability is whether a 2D or 3D woven fabric is feasible or not on a loom. The degree of difficulty can avoid damaging production equipment and also to assess a priori the efficiency problems of producing near the limits of weavability as technical fabrics. It is further possible to infer some specifications of the article made. These calculations can quantify the tightess and allow them to deduct the mechanical and physical properties. The reasons for this research are first to avoid additional costs of production in trying to weave 2D or 3D fabrics, impossible to weave and second to reduce breakage and wear parts of weaving machine due to an overload on the loom during the weaving operation. After the establishment of an experimental weaving and studies of mechanical and physical properties of a representative number of 2D and 3D woven fabrics, the modeling of woven structures allowed to propose new saturation and limit of weavability equations particularly for 3D [3]. Moreover, from these equations, it is possible to provide for a given texture and pattern in 2D or 3D, the maximum yarn inserted into the woven fabrics and the difficulty will be encountered during weaving. The new proposed theoretical relationships, numerical saturation index and weight saturation index were confirmed by experimental results and it was concluded that the equations and abacus are useful tools for the traditional and technique weaving industry.