Etude Experimentale Multi Echelle Et Modelisation Hybride Predictive Du Comportement De Lendommagement Et De La Duree De Vie En Fatigue Dun Materiau Composite Polypropylene

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Étude expérimentale multi-échelle et modélisation hybride prédictive du comportement, de l'endommagement et de la durée de vie en fatigue d'un matériau composite polypropylène

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Author : Amine Imaddahen
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Book Synopsis Étude expérimentale multi-échelle et modélisation hybride prédictive du comportement, de l'endommagement et de la durée de vie en fatigue d'un matériau composite polypropylène by : Amine Imaddahen

Download or read book Étude expérimentale multi-échelle et modélisation hybride prédictive du comportement, de l'endommagement et de la durée de vie en fatigue d'un matériau composite polypropylène written by Amine Imaddahen and published by . This book was released on 2020 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objectif final de ce travail est de proposer un outil numérique capable de prédire l'endommagement et la durée de vie en fatigue des matériaux et structures en composite à matrice thermoplastique. Pour ce faire, une étude expérimentale multi-échelle du matériaux PPGF40 (polypropylène chargé en fibre de verre à 40% en masse) est réalisée. Une analyse qualitative, mais aussi quantitative des différents mécanismes d'endommagement se produisant lors d'une sollicitation mécanique a été réalisée à travers des essais de flexion trois points in situ MEB, des essais de fatigue interrompus et des observations des faciès de rupture en monotone et en fatigue. A la lumière de ces essais nous avons conclu que la décohésion de l'interface fibre-matrice et la propagation des fissures à travers les interfaces apparait être le phénomène prépondérant menant à la ruine du matériau et cela indépendamment de l'orientation des fibres et du mode de sollicitation monotone ou fatigue. La démarche hybride proposée est basée sur un modèle micromécanique / phénoménologique permettant de prendre en compte l'endommagement à l'interface fibre-matrice et la plasticité de la matrice. Pour ce faire, un critère local statistique d'endommagement à l'interface fibre-matrice est introduit dans un modèle de Mori et Tanaka et la linéarisation du comportement plastique de la matrice est réalisée pas à pas, en utilisant une approche en champs moyens avec une formulation sécante. Le modèle micromécanique utilisé permet alors de prédire le comportement du matériau sous chargement monotone et notamment la première perte de rigidité en fatigue. L'analyse des résultats montre que cette dernière est directement liée à la durée de vie en fatigue du matériau. Ainsi, une méthodologie prédictive de la durée de vie est proposée et validée pour différentes configurations microstructurales. Un critère de rupture en fatigue est proposé en fonction du nombre de cycles.

Study of Damage and Fracture of Rubber Materials Under Monotonic Ansd Cyclic Loading

Author : Zhengwei Qu
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Total Pages : 300 pages
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Book Synopsis Study of Damage and Fracture of Rubber Materials Under Monotonic Ansd Cyclic Loading by : Zhengwei Qu

Download or read book Study of Damage and Fracture of Rubber Materials Under Monotonic Ansd Cyclic Loading written by Zhengwei Qu and published by . This book was released on 2009 with total page 300 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La connaissance du comportement des matériaux élastomères est un enjeu important pour la conception de composants ou de structures mécaniques. Que ce soit sous chargement monotone ou cyclique, uniaxial ou multiaxial, ces propriétés doivent être maîtrisées afin de construire des outils prédictifs de durée de vie robustes Dans la revue bibliographique, après une présentation des propriétés physico-chimiques des matériaux élastomères, les modèles pour décrire leur comportement monotone sont discutés. Sont également présentées, les mécanismes d'endommagement (effet Mullins, adoucissement cyclique) ainsi que les aspects liés à 1 a fatigue et à la rupture de ces matériaux. Dans une deuxième partie, qui concerne les chargements cycliques, on s'intéresse tout d'abord à l'endommagement de type Mullms. Des expénences réalisées sur un élastomére de type SBR, mettent en évidence ce mécanisme d'endommagement. Se basant sur les travaux de Miehe. la prédiction par ce type de modéle conduit à un accord acceptable avec les données expérimentales. On s'intéresse ensuite à la prédiction de la durée de vie en fatigue en utilisant la définition de l'endommagement de Lemaltre. Sur la base d'une densité d'énergie d'Ogden d'ordre 4, on généralise un modéle développé par Wang permettant de calculer la durée de vie d'un élastomère. Ce modèle simple à deux paramètres permet de rendre à priori compte des évolutions observées expérimentalement en chargement uniaxial.On montre également les limites d'un tel modéle pour des chargements multiaxiaux. Dans la troisième partie, il s'agit de développer un outil prédictif de rupture des élastoméres sous chargement monotone et multiaxial Se basant sur le concept de défaut intrinsèque, et s'appuyant sur la mécanique de la rupture, on construit, par des simulations éléments finis en chargement biaxial, une courbe d'état limite dans le plan des élongations principales, dans le cas des contraintes planes. Les valeurs ainsi prédites sont en accord satisfaisant avec des données expérimentales pour deux matériaux différents (NR et SBR). Enfin, on tente de généraliser cette approche pour des cas où la pression hydrostatique est prépondérante, c'est-à-dire où la cavitation est le principal mécanisme de dégradation.

Rôle de l'endommagement sur la durée de vie en fatigue des matériaux composites stratifiés

Author : Damien Caous
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Book Synopsis Rôle de l'endommagement sur la durée de vie en fatigue des matériaux composites stratifiés by : Damien Caous

Download or read book Rôle de l'endommagement sur la durée de vie en fatigue des matériaux composites stratifiés written by Damien Caous and published by . This book was released on 2017 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objet de cette thèse est de proposer et d'identifier un modèle de comportement mécanique en fatigue écrit à l'échelle du pli ou de la couche composite élémentaire. Le modèle doit permettre de prédire l'évolution des dégradations mais également la résistance résiduelle. Les matériaux concernés par cette étude sont des composites renforcés par des tissus de fibres de verre bi ou tri axiaux. Ce travail exclue les zones de liaisons ou de reprise de pli où des contraintes hors plan engendrent des couplages forts entre endommagement intra et inter laminaires. Les principaux objectifs de la thèse sont de : - Identifier sur le matériau de l'étude les mécanismes d'endommagement et leur couplage en quasi-statique et en fatigue - Caractériser et modéliser la perte de rigidité engendrée par les mécanismes d'endommagement - Caractériser et modéliser les cinétiques d'endommagement en fatigue - Caractériser et modéliser les pertes de résistance engendrées par les mécanismes d'endommagement - Implémenter et tester le modèle proposé (ou celui retenu de la littérature et qui sera modifié si besoin) dans un code de calcul EF.

Micro-mechanical modelling of heterogeneous materials containing microcracks with Discrete Element Method (DEM)

Author : Farid Asadi
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Book Synopsis Micro-mechanical modelling of heterogeneous materials containing microcracks with Discrete Element Method (DEM) by : Farid Asadi

Download or read book Micro-mechanical modelling of heterogeneous materials containing microcracks with Discrete Element Method (DEM) written by Farid Asadi and published by . This book was released on 2021 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet Européen ATHOR (Advanced THermomechanical Multiscale Modelling of Refractory Linings). Les matériaux réfractaires sont des céramiques hétérogènes, résistantes à des températures élevées pour lesquelles, dans de nombreux cas, des microfissures préexistantes au sein de la microstructure jouent un rôle clé dans la résistance aux chocs thermiques. La Méthode des Eléments Discrets (MED) est aujourd'hui considérée comme un outil numérique majeur qui peut contribuer, à l'avenir, à concevoir des microstructures plus performantes. Ainsi, cette thèse est dédiée à la simulation numérique de matériaux réfractaires intégrant leur microstructure, leurs hétérogénéités, ainsi que la présence de fissures, et leur influence sur le comportement mécanique macroscopique. Ces travaux ont par ailleurs été réalisés dans le cadre d'un partenariat avec la société "ITASCA consultants". Au sein de l'outil Particle Flow Code (PFC), utilisé comme plateforme numérique MED, le model de contact Flat Joint Model (FJM) a été choisi car celui-ci permet de modéliser des microstructures de grains imbriqués, analogues à celles des matériaux réfractaires. Afin de développer des modèles numériques permettant de décrire les relations entre la microstructure et le comportement thermomécanique macroscopique, il est essentiel de mettre en oeuvre une approche multi-échelles, micro à macro, précise pour chacune des propriétés physiques clés intervenant dans la tenue aux chocs thermiques, en commençant par les propriétés d'élasticité. Dans cet objectif, la MED n'étant pas, à ce stade, aussi robuste que la Méthode des Eléments Finis (MEF), une approche d'homogénéisation périodique est proposée pour des milieux continus. Cette approche a ici été validée en comparant les résultats obtenus à des matériaux modèles, des modèles analytiques et MEF. A l'échelle méso-scopique, un modèle MED utilisant une approche statistique pour imiter l'influence mécanique des microfissures préexistantes est mis en oeuvre. Cette approche a également été validée par des données mécaniques expérimentales. Par la suite, afin de vérifier l'applicabilité du modèle MED proposé, des simulations de Wedge Splitting Test (WST) sont proposées pour étudier le processus de fissuration et le comparer qualitativement aux résultats expérimentaux obtenus en DIC. Finalement, un modèle hybride discret/continu (MED/MVF) est proposé pour optimiser ces simulations de WST et réduire les temps de calculs. Ces résultats clés ouvrent de nouvelles voies très intéressantes d'utilisation de la MED pour prédire le comportement thermomécanique de matériaux hétérogènes contenant de nombreuses microfissures pouvant se propager simultanément.

Modélisation et identification de lois de comportement avec endommagement en fatigue polycyclique de matériaux composites à matrice thermoplastique

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Author : Hedi Nouri
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Book Synopsis Modélisation et identification de lois de comportement avec endommagement en fatigue polycyclique de matériaux composites à matrice thermoplastique by : Hedi Nouri

Download or read book Modélisation et identification de lois de comportement avec endommagement en fatigue polycyclique de matériaux composites à matrice thermoplastique written by Hedi Nouri and published by . This book was released on 2009 with total page 178 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les matériaux composites thermoplastiques constituent une solution technologique de premier ordre pour la fabrication de pièces et de composants fonctionnels ou de structure notamment pour l’industrie automobile. Le travail abordé dans le cadre de cette thèse constitue une contribution à la compréhension et à la modélisation de la cinétique d’endommagement dans les thermoplastiques renforcés par des fibres de verre courtes (PA6‐GF30) et longues (PP‐GFL40) sous chargement cyclique. Il a permis de développer et d’identifier un modèle d’endommagement en fatigue intégrant la cinétique de dégradation spécifique aux thermoplastiques renforcés. Deux approches complémentaires ont été développées dans de cette étude. La première est une approche expérimentale dédiée à la caractérisation de l’endommagement dans les matériaux étudiés en tenant compte de l’effet du procédé de moulage par injection sur le comportement élastique endommageable. Les résultats de l’approche expérimentale ont alimenté les bases théoriques de la deuxième approche proposant une formulation d’un modèle phénoménologique d’endommagement en fatigue. Le modèle intègre les trois phases d’endommagement des composites thermoplastiques traduites phénoménologiquement par une cinétique d’évolution de cinq variables d’endommagement. Deux stratégies d’identification inverse ont été développées pour la détermination des paramètres du modèle d’endommagement. La première stratégie exploite la perte de modules mesurée lors des essais de fatigue en configuration homogène. La deuxième stratégie exploite les essais de fatigue en configuration hétérogène. Celle‐ci a été optimisée afin de générer une évolution spatio‐temporelle des déformations. Les paramètres d’endommagement sont identifiés par minimisation d’une fonction objectif construite sur la base des champs de déformations hétérogènes et des efforts à la frontière. Les essais de fatigue réalisés à différents niveaux de déplacements imposés ont permis de valider expérimentalement le modèle d’endommagement développé. Les potentialités prédictives du modèle ont été également démontrées à travers la simulation de l’évolution de l’endommagement sous chargement cyclique à amplitudes variables ou dans le cas d’un chargement cyclique biaxial combiné ou séquentiel. Ce dernier aspect permis de démontrer la capacité du modèle à prédire l’effet du trajet de chargement multiaxial sur l’évolution de l’endommagement en fatigue dans les thermoplastiques renforcés.

Modélisation multi échelle du comportement thermomécanique des bétons incluant des matériaux à changement de phase micro encapsulés

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Author : Jérôme Kodjo
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Book Synopsis Modélisation multi échelle du comportement thermomécanique des bétons incluant des matériaux à changement de phase micro encapsulés by : Jérôme Kodjo

Download or read book Modélisation multi échelle du comportement thermomécanique des bétons incluant des matériaux à changement de phase micro encapsulés written by Jérôme Kodjo and published by . This book was released on 2019 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les matériaux à changement de phase (MCP) constituent une alternative prometteuse pour l'amélioration de l'inertie thermique des matériaux de construction. Grâce à leur chaleur latente, ces matériaux permettent de stocker des quantités importantes d'énergie thermique, ce qui permet de réduire la consommation d'énergie liée au chauffage et à la climatisation. Cependant, leur incorporation dans les matériaux cimentaires entraine une baisse de la résistance mécanique du nouveau matériau composite ainsi obtenu. Durant ces dernières décennies, les composites MCP/bétons ont suscité un grand intérêt conduisant à un grand nombre de travaux expérimentaux. Cependant, les modèles théoriques et numériques pour prédire les comportements de ces matériaux complexes sont aujourd'hui très peu développés en raison de la complexité du comportement thermique avec changement de phase, de la séparation d'échelle et de la difficulté que représente la prédiction de l'endommagement par fissuration à l'échelle des hétérogénéités microscopiques. L'objectif de cette thèse est précisément de développer des outils de modélisation numériques pour prédire le comportement thermomécanique effectif du matériau en vue de calculs de structures. Pour cela, des modèles numériques sont développés pour simuler le transfert de chaleur, le comportement mécanique, la fissuration ainsi que la fuite du MCP liquide à travers les fissures, à l'échelle d'un Volume Elémentaire Représentatif du matériau. Après avoir étudié les effets des changements de phase dans le MCP sur le comportement mécanique effectif, une approche multi-échelle (méthode EF2) est proposée afin de réaliser des calculs de structures en tenant compte des phénomènes à l'échelle des micro capsules. Des caractérisations expérimentales thermo-physiques sont menées afin de prouver l'utilité des MCP dans les matériaux de construction et de faire des comparaisons avec les outils d'homogénéisation développés. Enfin, nous proposons une étude dans le but de comprendre et d'évaluer les effets du MCP dans la dégradation des propriétés mécaniques de ces nouveaux matériaux.

Fatigue thermique multiaxiale à température variable

Author : Jean Philippe Sermage
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ISBN 13 : 9782110912879
Total Pages : 122 pages
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Book Synopsis Fatigue thermique multiaxiale à température variable by : Jean Philippe Sermage

Download or read book Fatigue thermique multiaxiale à température variable written by Jean Philippe Sermage and published by . This book was released on 1998 with total page 122 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Une première partie de ce travail concerne l'étude de faisabilité des lois de comportement et d'endommagement continu a la fatigue thermique. On montre que la loi d'endommagement continu offre une prise en compte satisfaisante de la non-livraison de l'interaction fatigue fluage, a condition de coupler cette loi a une loi de comportement viscoplastique a écrouissage cinématique linéaire ou non. Dans ce cadre, le concept de l'endommagement est applique à la fatigue. A travers un modèle à deux échelles, on s'intéresse à l'endommagement de type ductile (fatigue oligocyclique, interaction fatigue-fluage) et de type quasi-fragile (fatigue à grand nombre de cycles). Le défaut est une inclusion elasto (visco) plastique et endommageable dont la faiblesse est constituée par sa limite d'élasticité prise égale à la limite de fatigue du matériau et encastre dans une matrice de même comportement élastique. Le passage meso-micro est réalise a l'aide d'une loi de localisation, utilisée dans le cadre des modèles autocoherents par kroner. Cette loi introduit une relation entre les contraintes a l'échelle meso et micro. Elle donne une meilleure modélisation de l'effet de la triaxialite que la loi de localisation de lin-taylor précédemment utilisée. Cette modélisation a également permis de rendre compte d'une grande partie des phénomènes observes lors d'essais de fatigue. En particulier, la non influence de la contrainte moyenne pour des chargements de cisaillement, qu'aucun modèle ne rendait compte jusqu'alors. Une étude des matériaux constituant des collecteurs de chaudière a charbon pulvérise d'EDF est réalisée. Deux centrales thermiques, dont l'histoire de fonctionnement est différente, sont concernees. Les comportements de deux aciers de même type 10cd9-10 sont compares entre eux ainsi qu'a celui du matériau neuf. Une variation de la limite d'élasticité liée à la taille des cristaux peut aisément modéliser le vieillissement en service. Enfin, la réalisation d'expériences de fatigue-fluage en chargement biaxial proportionnel ou non permet la confrontation avec des résultats de calculs. Plusieurs comparaisons essais-calculs sont réalisées dans le cadre des différentes approches de la mécanique de l'endommagement (découplée, localement couplee et complètement couplee). La maquette de comparaison est une éprouvette en forme de croix de malte qui conduit a de fortes concentrations de contraintes de sorte que la (visco) plasticité et l'endommagement soient localises dans les conges. Les essais sont réalises sur la machine triaxiale astree de lmt cachan. Aucun essai de ce type n'est reporte dans la littérature. Les calculs par éléments finis sont réalises a l'aide du code abaqus, utilisant l'umat viscoendo pour les calculs en viscoplasticité couplee a l'endommagement. Les calculs de durée de vie sont effectues par le post-processeur damage97, version réactualisée du post-processeur damage90 qui intègre les améliorations décrites ci-dessus. Les confrontations satisfaisantes valident ainsi une chaîne complète de prévision de la durée de vie de structures soumises a des chargements périodiques ou variables a chaud.

Comportement en fatigue des composites monolithiques et sandwiches

Author : Cheick Ahmed Hyacinthe Sawadogo
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Book Synopsis Comportement en fatigue des composites monolithiques et sandwiches by : Cheick Ahmed Hyacinthe Sawadogo

Download or read book Comportement en fatigue des composites monolithiques et sandwiches written by Cheick Ahmed Hyacinthe Sawadogo and published by . This book was released on 2009 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les travaux de cette thèse concernent l'étude expérimentale du comportement en fatigue de matériaux composites sous trois angles différents qui sont la détection et la caractérisation du délaminage, le comportement en fatigue sous sollicitations multiaxiales et enfin l'étude de structures semi-industrielles. Dans un premier temps, une étude bibliographique complétée par une étude expérimentale permet de mettre en évidence que le délaminage est un mode d'endommagement très sévère pour les composites stratifiés et qu'il est nécessaire d'avoir un indicateur fiable de l'endommagement dans les matériaux composites. Dans le second chapitre, le délaminage est étudié en utilisant deux techniques non destructives : l'imagerie ultrasonore et la thermographie infrarouge. L'utilisation de ces deux méthodes couplées à des observations macroscopiques ont permis une évaluation satisfaisante du délaminage. Le troisième chapitre aborde l'étude d'un matériau composite isotrope sous sollicitations multiples monotones et cycliques. Une éprouvette cruciforme a été conçue et fabriquée de manière optimale pour étudier l'influence de l'ajout d'une contrainte moyenne issue d'un effort constant perpendiculaire à l'effort cyclique appliqué, sur le comportement en fatigue. Les résultats des essais ainsi qu'une modélisation numérique ont montré qu'il n'y avait pas d'influence. Le dernier chapitre étudie le comportement en fatigue en flexion trois points d'une éprouvette sandwich utilisée dans le domaine du ferroviaire. Une étude expérimentale et une modélisation numérique ont permis de mettre en évidence l'influence des joints de colle sur le comportement de ce type de matériaux. Les premiers résultats en fatigue sont présentés.

Etude expérimentale et modélisation du comportement en fatigue multiaxiale d'un polymère renforcé pour application automobile

Author : Bert Klimkeit
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Book Synopsis Etude expérimentale et modélisation du comportement en fatigue multiaxiale d'un polymère renforcé pour application automobile by : Bert Klimkeit

Download or read book Etude expérimentale et modélisation du comportement en fatigue multiaxiale d'un polymère renforcé pour application automobile written by Bert Klimkeit and published by . This book was released on 2009 with total page 193 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse contribue à la compréhension du comportement en fatigue des thermoplastiques renforcés par des fibres de verre courtes. Deux différents matériaux sont étudiés : un mélange de polybutylène téréphtalate et polyéthylène téréphtalate (PBT+PET GF30) et un polyamide 66 (PA66 GF35). Les enjeux scientifiques de la thèse concernent les chargements multiaxiaux, l'influence de la contrainte moyenne et l'orientation de fibres sur la tenue en fatigue. En outre, les mécanismes de rupture sont abordés au travers de techniques dédiées et ciblées ce qui a permis de proposer un scénario de rupture en fatigue pour le PBT+PET GF30. L'enjeu industriel est de développer un outil de dimensionnement en fatigue. Afin de répondre à ces objectifs, des essais de fatigue sont effectués dans le domaine de la durée de vie limitée (103-106 cycles) et à amplitude constante pour les rapports de charge de R=0,1 et R=-1. L'effet de l’orientation de fibres est étudié sur la base d’essais à différentes orientations en traction ainsi qu'en cisaillement sur des éprouvettes plates. Des chargements multiaxiaux sont appliqués à des éprouvettes tubulaires afin d'évaluer la tenue en fatigue multiaxiale. Dans le but de réduire le nombre d’essais d'identification tout en conservant les effets à décrire (triaxialité, rapport de charge et orientation), un nouveau critère est proposé. L'effet de l'orientation des fibres est simulé en utilisant l'approche de Mori Tanaka afin de calculer les contraintes moyennées. Le critère est implanté dans une chaîne de calcul allant de la mise en œuvre jusqu'à la durée de vie et il est validé sur deux matériaux et une large base de donnée expérimentale.

Comportement en fatigue des composites moonolithiques et sandwiches

Author : Cheick Ahmed Hyacinthe Sawadogo
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Book Synopsis Comportement en fatigue des composites moonolithiques et sandwiches by : Cheick Ahmed Hyacinthe Sawadogo

Download or read book Comportement en fatigue des composites moonolithiques et sandwiches written by Cheick Ahmed Hyacinthe Sawadogo and published by . This book was released on 2009 with total page 188 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les travaux de cette thèse concernent l’étude expérimentale du comportement en fatigue de matériaux composites sous trois angles différents qui sont la détection et la caractérisation du délaminage, le comportement en fatigue sous sollicitations multiaxiales et enfin l’étude de structures semi-industrielles. Dans un premier temps, une étude bibliographique complétée par une étude expérimentale permet de mettre en évidence que le délaminage est un mode d’endommagement très sévère pour les composites stratifiés et qu’il est nécessaire d’avoir un indicateur fiable de l’endommagement dans les matériaux composites. Dans le second chapitre, le délaminage est étudié en utilisant deux techniques non destructives : l’imagerie ultrasonore et la thermographie infrarouge. L’utilisation de ces deux méthodes couplées à des observations macroscopiques ont permis une évaluation satisfaisante du délaminage. Le troisième chapitre aborde l’étude d’un matériau composite isotrope sous sollicitations multiples monotones et cycliques. Une éprouvette cruciforme a été conçue et fabriquée de manière optimale pour étudier l’influence de l’ajout d’une contrainte moyenne issue d’un effort constant perpendiculaire à l’effort cyclique appliqué, sur le comportement en fatigue. Les résultats des essais ainsi qu’une modélisation numérique ont montré qu’il n’y avait pas d’influence. Le dernier chapitre étudie le comportement en fatigue en flexion trois points d’une éprouvette sandwich utilisée dans le domaine du ferroviaire. Une étude expérimentale et une modélisation numérique ont permis de mettre en évidence l’influence des joints de colle sur le comportement de ce type de matériaux. Les premiers résultats en fatigue sont présentés.

Simulation of time-dependent crack propagation in a quasi-brittle material under relative humidity variations based on cohesive zone approach

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Author : Ngoc Anh Phan
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Book Synopsis Simulation of time-dependent crack propagation in a quasi-brittle material under relative humidity variations based on cohesive zone approach by : Ngoc Anh Phan

Download or read book Simulation of time-dependent crack propagation in a quasi-brittle material under relative humidity variations based on cohesive zone approach written by Ngoc Anh Phan and published by . This book was released on 2016 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse est consacrée à la simulation du comportement à la rupture de bois sous des chargements à long terme et sous des conditions d'Humidité Relatives (HR) de l'air variables. Il est connu que le bois est un matériau fortement hygroscopique, ses propriétés mécaniques et de rupture sont en effet très dépendantes de sa teneur en eau. En outre, la stabilité d'une fissure existante dans un élément structural peut être fortement influencée parles variations, en particulier brusques, d'humidité relative qui peut conduire à la rupture inattendue de l'élément.L'approche thermodynamique proposée intègre l'effet de mécanosorption dans l'expression analytique de la déformation, en découplant les déformations mécaniques et celles dues au comportement mécanosorptif du matériau. En outre, la rupture quasi-fragile du matériau boisest traduite par un modèle de zone cohésive dont les paramètres de cohésion sont fonctions de la teneur en eau afin de simuler l'effet de l'humidité sur les propriétés de rupture. Sur cette base, une formulation incrémentale permet l'intégration de l'effet des variations soudaines d'humidité relative (autrement dit, le choc hydrique) sur la zone d'élaboration(zone cohésive) en introduisant un champ de contraintes supplémentaires le long de cette zone. Fonction de la variation de HR, ce champ de contraintes supplémentaires dépend de l'état de contrainte et de l'ouverture de la fissure le long de la zone cohésive, mais également de l'humidité en pointe de fissure (matériau non endommagé). Dans l'analyse par éléments finis, un opérateur tangent algorithmique est utilisé pour résoudre le problème non linéaire en combinant le modèle de mécanosorption et le modèle de zone cohésive et en intégrant l'effet du choc hydrique.La simulation du comportement d'une éprouvette entaillée soumise à un chargement constant et à des variations cycliques de HR montre un fort couplage entre le comportement mécanosorptif et l'effet du choc hydrique HR sur la zone d'élaboration. Ce couplage entraîne une augmentation de la propagation des fissures et conduit à une fissuration plus précoce par rapport à celle obtenue à partir du modèle de mécanosorption seul ou à partir du modèle de zone cohésive en intégrant l'effet des variations soudaines de HR. En outre, le couplage entre le modèle mécanosorptif et le modèle de zone cohésive en intégrant l'effet du chochydrique montre l'intérêt d'une telle approche numérique pour décrire le comportement complexe des éléments de charpente en bois soumis à des conditions climatiques variables,comportement qui ne peut être prédit par une simple superposition des deux modélisations.

Analyse et modélisation de l'endommagement dû au couplage thermomécanique des multi-matériaux cylindriques

Author : Bilal Taher
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Book Synopsis Analyse et modélisation de l'endommagement dû au couplage thermomécanique des multi-matériaux cylindriques by : Bilal Taher

Download or read book Analyse et modélisation de l'endommagement dû au couplage thermomécanique des multi-matériaux cylindriques written by Bilal Taher and published by . This book was released on 2012 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Un grand nombre de systèmes thermomécaniques industriels se trouve confronté à des régimes transitoires plus ou moins rapides suivant la fréquence de fonctionnement. L'amélioration de leurs performances nécessite l'utilisation de nouvelles structures du type multimatériaux ou barrière thermique. En effet, ces matériaux peuvent être de type multicouche en associant plusieurs couches rangées de façon à améliorer le comportement mécanique et thermique d'un système ou alors constitués d'un substrat revêtu d'une succession de couches minces obtenues par projection thermique par exemple.Dans un système donné, ces matériaux subissent généralement des sollicitations cycliques qui peuvent être d'origine thermique et/ou mécanique. Il est donc nécessaire de mieux connaître leur comportement thermomécanique en régimes élastique et plastique. Ainsi, l'étude présentée dans ce travail, limitée ici à des conditions périodiques uniquement d'origine thermique, traite de l'évolution de l'endommagement d'un matériau sous une ou plusieurs formes de fatigue thermique.L'origine de la sollicitation imposée provient d'une condition de flux périodique (sous forme d'échelon, de triangle ou de sinus) prenant en compte les pertes par convection. Sur le plan mécanique, le matériau est supposé fixe sur l'une de ses deux extrémités et libre de se déformer sur l'autre. Les contraintes et les déformations mécaniques dans le matériau proviennent essentiellement des différences des coefficients de dilatation thermique et des gradients de température dans le matériau. La nature variable et transitoire du comportement thermique du matériau permet de suivre l'évolution de la distribution des contraintes et des déformations au sein du matériau.L'étude de son endommagement est menée selon les cas, soit sur des modèles établis directement à partir du comportement thermo élastique soit sur des modèles nécessitant l'étude thermo-élastoplastique. Dans les deux cas, comme la plupart des modèles d'endommagement (Lemaître et Chaboche) rencontrés dans la littérature ne sont valides que sur des matériaux uniformes et homogènes, une recherche de matériau équivalent du multi-matériau étudié était nécessaire. L'équivalence entre le matériau réel et le matériau équivalent repose sur un critère d'équivalence thermique. Les modèles étudiés fournissent dans les deux cas, l'évolution de l'endommagement du matériau, en fonction des paramètres géométriques et aussi de la forme des sollicitations thermiques imposées telles que le coefficient d'échange par convection, l'amplitude et la période du flux imposé.Une application de ces modèles sur un exemple de moteur à combustion interne est proposée à la fin de ce mémoire. Elle montre une prédiction du nombre de cycles (durée de vie) du cylindre moteur en fonction des conditions de fonctionnement utilisées.

Étude de la résistance à l'impact et de l'endommagement des composites stratifiés à matrice Elium acrylique

Author : Gbèssiho Raphaël Kinvi-Dossou
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Book Synopsis Étude de la résistance à l'impact et de l'endommagement des composites stratifiés à matrice Elium acrylique by : Gbèssiho Raphaël Kinvi-Dossou

Download or read book Étude de la résistance à l'impact et de l'endommagement des composites stratifiés à matrice Elium acrylique written by Gbèssiho Raphaël Kinvi-Dossou and published by . This book was released on 2018 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Face aux défis environnementaux actuels, les industriels ont mis en œuvre de nouveaux matériaux recyclables et permettant une réduction significative de la masse. Le développement de la résine thermoplastique Elium par ARKEMA s'inscrit dans cette problématique. L'utilisation de cette résine pour la fabrication de pièces composites qui peuvent être sujettes à des dommages d'impact, nécessite au préalable des études, dans le but de comprendre leurs mécanismes de ruine sous ce type de sollicitation. Ainsi, la présente thèse propose une contribution à l'analyse multi-échelle de la tenue à l'impact des composites stratifiés à base de la résine Elium. Une étude expérimentale préliminaire a permis de confirmer la meilleure résistance à l'impact des composites à matrice Elium acrylique, comparativement à celles des composites thermodurcissables conventionnels. Ensuite, les performances à l'impact des composites stratifiés ont été améliorées par l'introduction de copolymères à blocs dans la matrice. Ces derniers sont capables de former des micelles de tailles nanométriques et ainsi d'améliorer la ténacité de la matrice acrylique. Les effets de l'énergie d'impact, de la température et de la composition en nanocharges sur la réponse du matériau composite ont été analysés. Afin de proposer un outil d'aide à la prédiction de la réponse à l'impact des matériaux fibres de verre/Acrylique, deux stratégies de modélisation ont été retenues. La première modélisation (macroscopique) considère le pli tissé du stratifié comme un matériau homogène tandis que la seconde (mésoscopique) utilise une description géométrique de l'ondulation et de l'entrecroisement des torons noyés dans la résine Elium. Ces deux modèles considèrent des zones cohésives à l'interface entre les plis adjacents pour simuler le délaminage interlaminaire. Des essais de délaminage (expérimentaux et numériques) ont permis d'alimenter le modèle d'endommagement de l'interface interplis. D'autre part, des essais de caractérisation du comportement mécanique et de l'endommagement du matériau couplés à l'homogénéisation multi-échelle des matériaux par la Mécanique du Génome de Structure ont permis d'identifier les paramètres du modèle macroscopique. A l'échelle mésoscopique, le modèle géométrique a été réalisé grâce au logiciel Texgen. Ce logiciel permet d'obtenir une description approchée mais réaliste de l'ondulation des torons de fibres. La même description a servi à l'homogénéisation numérique multi-échelle des stratifiés étudiés. La simulation numérique de l'impact basse vitesse a été effectuée au moyen du logiciel d'éléments finis ABAQUS/Explicit. Les modèles de comportement du matériau ont été implémentés via la routine utilisateur VUMAT. Les résultats obtenus offrent une bonne corrélation avec les données expérimentales.

Suivi Et Prédiction de L'initiation de L'endommagement Et de la Durée de Vie en Fatigue Dans Un Matériau Composite Tissé Présentant Un Défaut Artificiel de Fabrication Par Le Biais D'une Approche Hybride

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Author : Paul Braisaz-Latille
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : pages
Book Rating : 4.:/5 (13 download)

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Book Synopsis Suivi Et Prédiction de L'initiation de L'endommagement Et de la Durée de Vie en Fatigue Dans Un Matériau Composite Tissé Présentant Un Défaut Artificiel de Fabrication Par Le Biais D'une Approche Hybride by : Paul Braisaz-Latille

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Comportement à la fatigue des matériaux granulaires traités aux liens hydrocarbones

Author : Hassan Baaj
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 248 pages
Book Rating : 4.:/5 (491 download)

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Book Synopsis Comportement à la fatigue des matériaux granulaires traités aux liens hydrocarbones by : Hassan Baaj

Download or read book Comportement à la fatigue des matériaux granulaires traités aux liens hydrocarbones written by Hassan Baaj and published by . This book was released on 2002 with total page 248 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse sur le comportement des matériaux granulaires traités aux liants hydrocarbonés a été réalisée au Département Génie Civil et Bâtiment (DGCB) de l'Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat. Elle s'inscrit dans le cadre d'une collaboration avec la société TOTALFINAELF. Une partie de cette thèse a été réalisée dans le cadre du programme RILEM WG3 du TC 182 pour l'étude de la fatigue des enrobés bitumineux. Certains aspects ont également fait l'objet d'une collaboration avec le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). La première partie de cette thèse concerne une étude bibliographique sur les matériaux bitumineux, la fatigue des enrobés bitumineux et le phénomène d'autoréparation. La deuxième partie présente la campagne expérimentale réalisée lors de cette thèse. On présente la mise au point et la validation d'un essai homogène en Traction-Compression, adapté à l'étude de la fatigue des enrobés bitumineux. L'essai est réalisé à température et à fréquence constantes (10°C et 10 Hz), en mode de contrainte ou de déformation imposée. Seize formulations différentes ont été testées. Une étude menée sur les différents critères visant à prédire la durée de vie en fatigue des enrobés bitumineux est présentée. L'approche du DGCB pour le calcul des taux d'endommagement, a été appliquée sur les résultats de la campagne expérimentale. Grâce à cette approche, l'influence de plusieurs paramètres de formulation des enrobés bitumineux sur le comportement en fatigue a été mise en évidence. Parallèlement, une partie de la campagne expérimentale a été réservée pour explorer le phénomène d’autoréparation. Une série d’essais a été effectuée sur trois formulations différentes en introduisant des périodes d’arrêt de sollicitation. Finalement, Dans la dernière partie de cette thèse, une loi de dommage par fatigue est proposée. Cette loi est intrinsèque et basée sur la méthode du DGCB. Elle prend en considération la correction des effets parasites sur les valeurs du module et l'évolution non linéaire de l'endommagement dans les essais de fatigue.

Contribution à l'étude du comportement mécanique d'un PPS/GF40 sous différents chargements avec prise en compte des effets de l'environnement de sollicitation

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Author : Quentin Bourgogne
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ISBN 13 :
Total Pages : 0 pages
Book Rating : 4.:/5 (124 download)

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Book Synopsis Contribution à l'étude du comportement mécanique d'un PPS/GF40 sous différents chargements avec prise en compte des effets de l'environnement de sollicitation by : Quentin Bourgogne

Download or read book Contribution à l'étude du comportement mécanique d'un PPS/GF40 sous différents chargements avec prise en compte des effets de l'environnement de sollicitation written by Quentin Bourgogne and published by . This book was released on 2020 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'immersion permanente dans le liquide de refroidissement et les fortes variations de températures inhérentes à certaines applications automobiles constituant un environnement défavorable aux composites plastiques, les effets de cet environnement sur ces matériaux doit être connus afin de permettre une conception fiable des composants. Cette thèse présente une étude expérimentale et théorique sur un PPS/GF 40 et sa matrice. Les variations de températures et le vieillissement du matériau lié à l'immersion dans le liquide de refroidissement ont été investiguées de manière expérimentale via des essais de tractions cycliques et monotones sur le plastique pur et sur le composite en faisant varier la proportion de glycol dans le liquide de refroidissement. Les résultats de ces essais ont permis l'identification des principaux phénomènes physiques à l'œuvre dans le PPS pur et responsables des évolutions de son comportement mécanique en fonction de cet environnement hydro-thermique. Ces observations expérimentales ont permis la mise en place d'un modèle phénoménologique traduisant le comportement complexe du PPS et de l'extrapoler pour différentes températures. Les effets du vieillissement ont été intégrés au sein de ce même modèle via l'établissement d'une équivalence température/immersion. A partir de l'étude réalisée sur la matrice PPS, le modèle proposé a été extrapolé au niveau du composite via une homogénéisation analytique de son comportement. Un certain écart a été observé entre la prédiction du comportement plastique et le comportement observé expérimentalement. Une investigation par éléments finis de la cohésion fibre/matrice par endommagement d'inter-phase a été menée afin d'expliquer ces différences. Ce travail a permis de mettre en exergue l'influence du vieillissement sur cette cohésion et de quantifier la perte de résistance de cette inter-phase induite par l'immersion. Enfin, une étude expérimentale en fatigue a été menée sur le composite. Les similitudes observées avec le comportement en quasi-statique ont permis de réutiliser des paramètres du modèle développé afin d'extrapoler les courbes de Wöhler pour différentes températures. Cette extrapolation étant alors possible, un modèle 1D a été développé afin d'estimer l'élévation de température induite dans le matériau suite aux phénomènes d'auto-échauffement induits par la sollicitation en fatigue, tout en prenant en considération les effets du vieillissement sur la microstructure du matériau.