Evaluation expérimentale de l'hybridation des composites en fibre carbone unidirectionnelles à matrice polymère : comportement mécanique sous chargements quasistatiques et dynamiques: Dans le contexte de l'utilisation croissante des composites renforcés à fibres de carbone dans l'industrie aérospatiale, cette thèse examine l'influence de l'hybridation entre plis, impliquant des variations de type de fibre de carbone et d'épaisseur de pli, sur la structure interne, les propriétés mécaniques et les réponses dynamiques des composites renforcés à fibres de carbone unidirectionnelles. Axée sur les applications aérospatiales, l'étude utilise deux types de préimprégnés de fibres de carbone unidirectionnelles avec des types de fibres et des épaisseurs de pli distincts, permettant la fabrication de laminés de référence et hybrides. Les objectifs de la recherche englobent une caractérisation complète des matériaux dans des conditions de chargement quasi-statique et dynamique. Les analyses expérimentales comprennent des essais quasi-statiques monotones en traction selon les axes et hors axes, des essais de traction cycliques hors axes avec chargement et déchargement, le développement d'un modèle couplé de dommage-plasticité, une évaluation de la propagation des ondes de choc, une évaluation de la résistance dynamique à la traction, et l'examen des localisations de dommage et des variations de seuil d’efforts à la rupture. Au-delà de contribuer à la compréhension fondamentale des composites unidirectionnels, cette recherche apporte des éclairages sur l'hybridation au niveau des plis, offrant des applications potentielles dans des structures complexes. Alors que l'industrie aérospatiale demande des matériaux avec des performances mécaniques améliorées, cette thèse fournit des perspectives précieuses pour faire progresser la conception et l'application des matériaux composites.

The use of liquid hydrogen (LH₂) as a civil aircraft fuel is gaining attention due to increasing environmental concerns associated with conventional fossil fuels. The EU-funded HASTA (Hydrogen Aircraft Sloshing Tank Advancement) project aims to investigate, both experimentally and numerically, the storage of LH₂ in civil aircraft, ultimately providing design guidelines for cryogenic fuel tanks. A critical phenomenon affecting airborne cryogenic tanks is the ullage pressure drop, which can occur due to in-flight excitations that induce mixing between the liquid and gas phases. As an initial step toward understanding the sloshing dynamics in LH₂ tanks, this study investigated isothermal sloshing in a small-scale, horizontal cylindrical tank. An experimental campaign was conducted using an 80 mm × 120 mm cylindrical horizontal tank, partially filled with deionised water and subjected to vertical sinusoidal excitation. The objective was to map the liquid response regimes to the excitation frequency–amplitude range of interest. A sloshing regime map was obtained, providing a key understanding of the liquid dynamics, indicating excitation amplitudes and frequencies that can lead to phase mixing. Ten distinct sloshing modes were observed within the 4–10 Hz excitation frequency range, with this study focusing on mode (1 0), the lowest-frequency response and particularly critical for such systems. The modal frequency and damping were obtained using a sloshing surface identification algorithm, and the relationship between the sloshing force and tank displacement/velocity was analysed to provide insight into the sloshing regime. Apart from providing important insights into the sloshing regimes inside horizontal cylindrical tanks, this research also establishes the experimental characteristics needed for future numerical model calibration.