Ce travail de thèse a pour objet d’étudier le comportement mécanique en statique, en fatigue, en vibration linéaire et non linéaire et d’évaluer et suivre les mécanismes endommagement par émission acoustique des matériaux composites stratifiés et sandwichs. Deux grandes familles de matériaux composites ont été considérées dans ce travail: a) descomposites stratifiés constitués de fibres de carbone, fibres hybrides (verre/carbone) et fibres de verre avec différentes séquences d’empilement associées à une résine époxyde, b) des matériaux sandwichs constitués de peaux en stratifiés à fibres de verre/résine époxyde et d'une âme en mousse PVC de différentes densités. La mise en oeuvre de l’ensemble de ces matériaux est réalisée au laboratoire (LAUM).Les composites stratifiés ont été caractérisés en sollicitations de traction et de flambement en statique et en fatigue. Au cours de ces essais, les signaux d’émission acoustique sont collectés dans les différents matériaux. Les mécanismes d’endommagement de chaque matériau sont identifiés, caractérisés et suivis en utilisant une analyse multivariable(méthode de coalescence floue) des signaux collectés. L’analyse des résultats obtenus a permis de mettre en évidence l’effet du type de renfort, la séquence d’empilement et de l’épaisseur des couches à 90° sur le comportement mécanique et sur la dynamique de chaque mécanisme d’endommagement jusqu’à la rupture des différents stratifiés. Une analyseexpérimentale du comportement dynamique des composites stratifiés de différents renforts fibreux et différentes orientations des plis a été menée dans le cas de vibration en flexion. La réponse à une excitation par pot vibrant a été établie et les fréquences de résonance et les amortissements ont été déduits et comparés dans différents composites.Ensuite, une étude détaillée est menée pour caractériser le comportement mécanique en statique et en fatigue cyclique des matériaux sandwichs avec une âme de différentes densités.Les essais ont été conduits en flexion 4-points sur des poutres de ces matériaux. L’analyse des résultats et l’observation des signaux d’EA obtenus dans ces structures ont permis de définir les principales signatures acoustiques des différents modes d’endommagement prépondérants dans les peaux et dans l’âme du matériau sandwich. Une étude de comportement vibratoire linéaire des composites sandwichs aux états sains a été menée en flexion.Enfin, une étude du comportement mécanique en statique, en fatigue cyclique, en vibration linéaire et non linéaire des matériaux sandwichs endommagés par des fissures de type cisaillement dans l’âme a été menée. Les caractéristiques statiques sont déterminées en fonction de la densité de fissuration. En fatigue, la rigidité, l’énergie dissipée, l’amortissement et la durée de vie sont évalués à partir des données expérimentales en fonction de la densité defissures et du nombre de cycles. Ensuite, une étude expérimentale du comportement vibratoire linéaire et non-linéaire des composites sandwichs endommagés a été menée. Elle a permis de mesurer les fréquences propres et les amortissements de ces matériaux autour de chaque pic de résonance en fonction de la densité de fissuration. Enfin, la méthode de vibration non linéaire a été appliquée pour caractériser le comportement des matériaux sandwichsendommagés par fissuration. Les paramètres non linéaires relatifs au décalage fréquentiel et à l’amortissement sont mesurés en faisant varier l’amplitude d’excitation et sont comparés aux paramètres linéaires. / The present study investigates the mechanical behavior under static, fatigue, linear and non linear vibration and assesses damage by the acoustic emission method of laminated composite materials (tensile and buckling) and of sandwich composite materials (4 points bending).

For paper producers, an understanding of the development of strength properties in the paper is of uttermost importance. Strong papers are important operators both in the traditional paper industry as well as in new fields of application, such as fibre-based packaging, furniture and light-weight building material. In the work reported in this thesis, three approaches to increasing paper strength were addressed: mixing different pulps, multilayering and reinforcement with man-made fibres. In specific: The effects of mixing Swedish softwood kraft pulp with southern pine or with abaca (Musa Textilis) were investigated. Handsheets of a softwood kraft pulp with the addition of abaca fibres were made in a conventional sheet former. It was seen that the addition of abaca fibres increased the tearing resistance, fracture toughness, folding endurance and air permeance. Tensile strength, tensile stiffness and tensile energy absorption, however, decreased somewhat. Still it was possible to add up to about 60% abaca without any great loss in tensile strength. As an example, with the addition of 30% abaca, the tear index was increased by 36%, while the tensile index was decreased by 8%. To study the effect of stratification, a handsheet former for the production of stratified sheets, the LB Multilayer Handsheet Former was evaluated. The advantage of this sheet former is that it forms a stratified sheet at low consistency giving a good ply bond. It was shown to produce sheets with good formation and the uniformity, evaluated as the variation of paper properties, is retained at a fairly constant level when the number of layers in the stratified sheets is increased. The uniformity of the sheets produced in the LB Multilayer Handsheet Former is generally at the same level as of those produced in conventional sheet formers. The effects of placing southern pine and abaca in separate layers, rather than mixing them homogeneously with softwood pulp were studied. Homogeneous and stratified sheets composed of softwood and southern pine or softwood and abaca were produced in the LB Multilayer Handsheet Former. It was found that by stratifying a sheet, so that a pulp with a high tear index and a pulp with a high tensile index are placed in separate layers, it was possible to increase the tear index by approximately 25%, while the tensile index was decreased by 10-20%. Further, by mixing a pulp with less conformable fibres and no fines with a pulp with more flexible fibres and fines, a synergy in tensile strength (greater strength than that predicted by linear mass fraction additivity) was obtained. The effects of stratifying sheets composed of softwood and abaca were compared to the effects of refining the softwood pulp. Homogeneous and stratified sheets composed of softwood with three different dewatering resistances and abaca were also produced in the LB Multilayer Handsheet Former. It was found that by stratifying the sheets the tear index was retained while the tensile index was increased by the refining. The effects of reinforcing softwood pulp of different dewatering resistances with man-made fibres with low bonding ability were also investigated. Man-made fibres (i.e. regenerated cellulose, polyester and glass fibres) were added in the amounts 1, 3, or 5 wt% to softwood pulp of three different dewatering resistances. It was found that with refining of a softwood pulp and subsequent addition of long fibres with low bonding ability the tensile-tear relationship can be shifted towards higher strength values. The bonding ability of the man-made fibres was evaluated by pull-out tests and the results indicated that, in relation to the fibre strength, regenerated cellulose (lyocell) was most firmly attached to the softwood network while the glass fibres were most loosely attached.