Comportement mécanique de matériaux composites à matrice aluminium PDF Download
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Author: Laurent Couturier
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Languages : fr
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Book Description
L'utilisation dans les industries automobile et aéronautique de composites à matrice aluminium correspond à un potentiel important. Ces composites constitués d'une matrice d'alliage d'aluminium renforcée par des céramiques ont montré leur efficacité dans le remplacement de matériaux de densité plus élevée. La thèse a porté sur des composites AS10U3NG+10%SiCp, AS9G+20%SiCp, 2618+20%AI203p, AS7G+20%AI203fc, AS12UNG+200/0AI2O3fc et sur un alliage d'aluminium non renforcé AS10U3NG, élaborés suivant plusieurs techniques de fonderie. Elle a aborde les points suivants : - comparaison des caractéristiques monotones - usinage par outil diamant des CMA - évolution des contraintes résiduelles d'usinage et de grenaillage mesurées par la méthode du perçage incrémental - résistance à la fatigue endurance en flexion quatre points (éprouvettes grenaillées et non grenaillées, analyse des facies de rupture et sites d'amorçage) - suivi de l'endommagement par des méthodes non destructives telles que l'émission acoustique, la cartographie ultrasonore, l'atténuation ultrasonore en onde de surface et la variation de raideur, - comportement tribologique sur trois différents tribomètres correspondant à des essais de frottement sphère plan, ou cylindre plan et des essais de résistance à l'abrasion - calcul de durée de vie en fatigue multiaxiale avec prise en compte des contraintes résiduelles sur d'autre matériaux tels que des aciers. L'étude s'est concentrée sur le rôle de la microstructure et de celui des renforts en liaison avec les caractéristiques monotones, pour comprendre le comportement de ces matériaux composites vis à vis des différents essais réalisés. Les conclusions obtenues qui s'appuient sur les nombreux résultats de la recherche permettent d'apporter de multiples renseignements sur le comportement mécanique global de ces matériaux et devraient permettre d'accroitre leur domaine d'utilisation. Le mémoire indique un nombre important d'axes de recherche qui devraient être porteur dans l'avenir
Author: Laurent Couturier
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Book Description
L'utilisation dans les industries automobile et aéronautique de composites à matrice aluminium correspond à un potentiel important. Ces composites constitués d'une matrice d'alliage d'aluminium renforcée par des céramiques ont montré leur efficacité dans le remplacement de matériaux de densité plus élevée. La thèse a porté sur des composites AS10U3NG+10%SiCp, AS9G+20%SiCp, 2618+20%AI203p, AS7G+20%AI203fc, AS12UNG+200/0AI2O3fc et sur un alliage d'aluminium non renforcé AS10U3NG, élaborés suivant plusieurs techniques de fonderie. Elle a aborde les points suivants : - comparaison des caractéristiques monotones - usinage par outil diamant des CMA - évolution des contraintes résiduelles d'usinage et de grenaillage mesurées par la méthode du perçage incrémental - résistance à la fatigue endurance en flexion quatre points (éprouvettes grenaillées et non grenaillées, analyse des facies de rupture et sites d'amorçage) - suivi de l'endommagement par des méthodes non destructives telles que l'émission acoustique, la cartographie ultrasonore, l'atténuation ultrasonore en onde de surface et la variation de raideur, - comportement tribologique sur trois différents tribomètres correspondant à des essais de frottement sphère plan, ou cylindre plan et des essais de résistance à l'abrasion - calcul de durée de vie en fatigue multiaxiale avec prise en compte des contraintes résiduelles sur d'autre matériaux tels que des aciers. L'étude s'est concentrée sur le rôle de la microstructure et de celui des renforts en liaison avec les caractéristiques monotones, pour comprendre le comportement de ces matériaux composites vis à vis des différents essais réalisés. Les conclusions obtenues qui s'appuient sur les nombreux résultats de la recherche permettent d'apporter de multiples renseignements sur le comportement mécanique global de ces matériaux et devraient permettre d'accroitre leur domaine d'utilisation. Le mémoire indique un nombre important d'axes de recherche qui devraient être porteur dans l'avenir
Author: Marco Gigliotti
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1784052833
Category : Composite materials
Languages : fr
Pages : 123
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Book Description
L’utilisation des composites à matrice organique pour des applications structurales à haute température est de plus en plus souvent envisagée, notamment dans certaines zones de turbomachines aéronautiques. A cette fin, il devient nécessaire d’analyser les effets du vieillissement thermo-oxydant sur le comportement mécanique d’un polymère et des composites associés. Cet ouvrage met en relief des méthodologies expérimentales originales qui permettent, par analyse inverse, de développer et d’identifier une loi de comportement du polymère dépendant du vieillissement ainsi que les déformations d’origine chimique. Ces informations sont utilisées pour le calcul des contraintes internes induites par un vieillissement thermo-oxydant dans des composites unidirectionnels à fibres continues de carbone. Comportement mécanique des composites à matrice organique se différencie des autres ouvrages par son approche. Il examine des lois de comportement thermomécaniques locales dépendant de l’oxydation grâce à l’emploi d’essais couplés et non couplés à l’échelle microscopique. Il présente des modèles originaux afin d'intégrer toute la richesse de la phénoménologie observée expérimentalement, grâce à l'emploi de variables internes correctement choisies.
Author: Christiane Gourdin
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Languages : fr
Pages : 56
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Book Description
Author: Christophe Dupin
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La prochaine génération de moteur d'avion civil, LEAP, développé par Snecma (groupe Safran) et General Electric, intègrera de nombreuses innovations matériaux qui contribueront à la réduction de la consommation de carburant, d'émission de polluants et du bruit. Parmi ces innovations, l'utilisation d'aubes de turbine en CMC (Composites à Matrice Céramique) permettra une réduction significative de la masse du moteur. Les travaux présentés concernent à la fois la caractérisation du comportement mécanique de composites tissés 3D-SiC/Si-B-C et le développement d'une approche multi-échelle du comportement élastique adaptée aux structures CMC complexes. Un premier modèle à l'échelle du fil a été développé en prenant en compte la variabilité du matériau (porosité, architecture, usinage, etc...). Le modèle HPZ (Homogénéisation Par Zone) reposant sur la discrétisation du domaine d'homogénéisation permet de faire le lien entre l'échelle mésoscopique et l'échelle de la structure.
Author: ERIC.. LE PEN
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Languages : fr
Pages : 151
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DANS LE BUT DE PREVOIR LE COMPORTEMENT EN FATIGUE DE MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE, UNE APPROCHE MICROMECANIQUE DE TYPE MORI&TANAKA A ETE DEVELOPPEE. LA MICROSTRUCTURE EST DEFINIE PRECISEMENT PAR OBSERVATIONS FINES ET ANALYSE D'IMAGES : ON DISTINGUE DANS LE CAS GENERAL UNE MATRICE DUCTILE AINSI QUE DES PARTICULES OU DES FIBRES DISTRIBUEES EN FAMILLES D'ORIENTATIONS. D'AUTRE PART LA MISE EN PLACE DE MOYENS D'ESSAIS DE FATIGUE SUR MINI-EPROUVETTES PERMET D'IDENTIFIER LES MECANISMES D'ENDOMMAGEMENT AU COURS DES CYCLES. LES PARAMETRES D'ECROUISSAGE DE LA MATRICE SONT EGALEMENT DETERMINES EXPERIMENTALEMENT ET PERMETTENT D'ALIMENTER LE MODELE MICROMECANIQUE. CE MODELE EST FONDE SUR UNE THEORIE EN CHAMPS DE CONTRAINTES ET DEFORMATIONS MOYENNES POUR CHAQUE CONSTITUANT. LE CHARGEMENT EST IMPOSE DE MANIERE INCREMENTALE ET LE PASSAGE MICRO-MACRO S'EFFECTUE PAR L'INTERMEDIAIRE DES MODULES TANGENTS. ON PEUT AINSI REPRODUIRE DES TRAJETS DE CHARGEMENT COMPLEXES INCLUANT DES DECHARGES. LE COMPORTEMENT GLOBAL DU COMPOSITE EST ALORS REGIT PAR LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES ET GEOMETRIQUES A L'ECHELLE LOCALE. LES EQUATIONS DE PLASTICITE SONT RESOLUES DANS LA MATRICE ET SATISFONT UNE LOI D'ECROUISSAGE PHENOMENOLOGIQUE FAISANT INTERVENIR LES VARIABLES INTERNES. IL EST POSSIBLE DE RENDRE COMPTE DES PHENOMENES D'ADOUCISSEMENT OU DE DURCISSEMENT CYCLIQUE. DANS LE CAS D'UN COMPOSITE A MATRICE ALUMINIUM AS7G03 RENFORCE PAR FIBRES D'ALUMINE ET ELABORE EN SQUEEZE-CASTING LE MODELE PREVOIT DES REPONSES EN FATIGUE OLIGOCYCLIQUE PROCHES DE L'EXPERIENCE. POUR PREVOIR LE COMPORTEMENT A PLUS GRAND NOMBRE DE CYCLES, LES PHENOMENES D'ENDOMMAGEMENT TELS QU'OBSERVES EXPERIMENTALEMENT AU MEB ONT ETE INTEGRES. L'EVOLUTION STATISTIQUE DE LA POPULATION DE FIBRES COMBINEE AUX PHENOMENES DE FERMETURE ET RE-OUVERTURE, PERMET FINALEMENT DE PREVOIR LE COMPORTEMENT GLOBAL DU COMPOSITE AU COURS DES CYCLES.
Author: Laurence Pinot
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Languages : fr
Pages : 261
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POUR REALISER DES PIECES DE STRUCTURE POUVANT RESISTER AU CHOC MECANIQUE A PARTIR D'UN POLYMERE, IL FAUT LUI CONFERER UNE BONNE RESILIENCE TOUT EN LE RIGIDIFIANT. DANS LE CAS DU PA-6, ON OBTIENT UN MATERIAU MOINS CASSANT EN LE MODIFIANT A L'AIDE D'UN ELASTOMERE ET ON LE RIGIDIFIE AVEC DES FIBRES COURTES DE VERRE. DANS CE TRAVAIL, NOUS AVONS ETUDIE LES ROLES DU TAUX D'EPR (L'ELASTOMERE), DE LA CONCENTRATION DE FIBRES ET DE L'ETAT DE L'INTERFACE FIBRE/MATRICE SUR LA TENUE MECANIQUE DE CETTE FAMILLE DE COMPOSITES. DANS CE BUT, DES MATERIAUX MODELES INTERMEDIAIRES ONT ETE ELABORES ET SOLLICITES EN TENSION UNIAXIALE MONOTONE, STATIQUE (FLUAGE), DYNAMIQUE (FATIGUE CYCLEE) ET EN RUPTURE ENTAILLEE. LES RESULTATS INDIQUENT QUE L'ELASTOMERE A UN ROLE BENEFIQUE CAR IL ABAISSE LA CONTRAINTE D'ECOULEMENT PLASTIQUE DE LA MATRICE, CE QUI INDUIT NOTAMMENT UNE BONNE RESISTANCE A L'AMORCAGE ET A LA PROPAGATION DE FISSURE. CEPENDANT, SON TAUX DOIT ETRE MAITRISE AFIN DE MAINTENIR UNE PLAGE DE CONTRAINTE A FAIBLE VITESSE DE FLUAGE LA PLUS LARGE POSSIBLE. LES RESULTATS QUALITATIFS ISSUS DES OBSERVATIONS DES MODES D'ENDOMMAGEMENT PAR MEB, DES ANALYSES DE L'ACTIVITE ACOUSTIQUE ET DES COURBES DE CHARGEMENT SONT VALIDES PAR LES VALEURS DE CONTRAINTE DE CISAILLEMENT OBTENUES PAR UNE METHODE SIMPLE UTILISANT LA DISTRIBUTION DES LONGUEURS DES FIBRES DANS LES COMPOSITES. POUR TOUS LES TAUX DE RENFORT EXPLORES, L'EMPLOI DE FIBRES CONDUISANT A UNE INTERFACE PEU LIEE AVEC LE PA-6 MODIFIE EPR DONNE DES MATERIAUX AUX CARACTERISTIQUES MECANIQUES BIEN INFERIEURES A CELLES OBTENUES AVEC DES FIBRES FORTEMENT LIEES. DANS CE DERNIER CAS, L'AUGMENTATION DU TAUX DE RENFORT RESULTE EN UNE FRAGILITE ACCRUE PAR LES EFFETS CONJUGUES DE LA REDUCTION DE LA TAILLE DE ZONE PLASTIQUE ET DES ENERGIES D'AMORCAGE ET DE PROPAGATION DE FISSURE. LA TENUE EN FATIGUE EN EST AFFECTEE. LE SEUL AVANTAGE RESIDE DANS L'ELARGISSEMENT DE LA PLAGE DE CONTRAINTE A FAIBLE VITESSE DE FLUAGE.
Author: Luc Salvo
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Languages : en
Pages : 194
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Book Description
NOUS AVONS ENTREPRIS UNE ETUDE SYSTEMATIQUE SUR LE DURCISSEMENT STRUCTURAL DE MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE RENFORCES DE PARTICULES CERAMIQUES SUR DEUX PLANS: LA PRECIPITATION ET LE COMPORTEMENT EN DURETE. TOUT AU LONG DE CETTE ETUDE, NOUS NOUS SOMMES ATTACHES A COMPARER LE COMPORTEMENT A LA PRECIPITATION ET AU DURCISSEMENT STRUCTURAL DES CMM AVEC LA MATRICE NON RENFORCEE SUIVANT LA TEMPERATURE DE REVENU PRINCIPALEMENT. DANS LA MATRICE COMME DANS LES CMM, UNE TEMPERATURE CRITIQUE, DELIMITANT DEUX DOMAINES DE PRECIPITATION, A ETE MISE EN EVIDENCE. LA CINETIQUE DE PRECIPITATION EST TOUJOURS ACCELEREE DANS LES CMM PAR RAPPORT A LA MATRICE NON RENFORCEE, D'AUTANT PLUS QUE LA FRACTION VOLUMIQUE DE RENFORTS EST IMPORTANTE. CES RESULTATS SONT INTERPRETES EN TERME DE GERMINATION ET CROISSANCE DES PRECIPITES DIFFERENTES DANS LES CMM DU FAIT DE LA PRESENCE D'UNE FORTE DENSITE DE DISLOCATIONS. L'ETUDE DE L'EVOLUTION COMPAREE DE LA DURETE EN FONCTION DU TEMPS DE REVENU DES COMPOSITES ET DE LA MATRICE NON RENFORCEE INDIQUE QU'EN DESSOUS DE LA TEMPERATURE CRITIQUE, LES CINETIQUES DE DURCISSEMENT DES MATERIAUX SONT SEMBLABLES, ALORS QU'AU-DESSUS, LES COMPOSITES PRESENTENT UN MAXIMUM DE DURETE PLUS TOT. CES EFFETS SONT CORRELES A L'ETAT DE PRECIPITATION
Author: Abdelmonem Elouaer
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'industrie des matériaux composites ne cesse d'évoluer et de croître en mettant en place de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies. En substitution des matériaux d'origine fossile que les matériaux d'origine naturelles (et surtout végétales) commencent à voir le jour. C'est dans ce contexte que notre travail de recherche est proposé. Il s'intéresse à la caractérisation du comportement mécanique d'un composite à matrice Polypropylène, renforcé avec des fibres de Chanvre et du bois de Chanvre (Chènevotte). Les différents moyens et techniques de caractérisation, utilisés par la présente étude, ont montré que ces nouveaux matériaux sont dotés de propriétés, en particulier mécaniques, de haut niveau, qui viennent rivaliser avec celles des autres composites classiques à base de fibres de verre et de carbone.Les essais expérimentaux en statique et de fatigue, ont révélé beaucoup de détails en comparaison avec d'autres matériaux composites. Ces informations ont permis de créer une sorte de base de données qui pourra servir de référence pour d'autres composites de la même famille à base de fibres végétales. Ainsi, des mécanismes d'endommagement ont été mis en évidence grâce aux essais mécaniques (traction monotone, charge-décharge, ...) associés à des observations microscopiques (Microscope Electronique à Balayage), et à des outils de détection du dommage basés sur l'émission acoustique. Par le biais de cette technique, nous avons pu apprécier la qualité et l'importance de l'interface fibre/matrice qui est un paramètre fondamental pour la présente étude et pour la détermination de la loi de comportement du composite.La modélisation micromécanique a été intégrée dans ce travail de thèse, grâce au modèle de Mori-Tanaka. Le comportement des matériaux à l'endommagement n'a pas été pris en considération ; seule l'élasticité a été étudiée. A l'aide de ce modèle, nous avons pu remonter aux propriétés intrinsèques des constituants (le module d'élasticité longitudinale des renforts: Chanvre et Chènevotte).
Author: Bernard Coutand
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Languages : fr
Pages : 68
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Book Description
DES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE D'ALUMINIUM AS7G06 RENFORCEE PAR DES FIBRES COURTES DE CARBURE DE SILICIUM ONT ETE ELABORES PAR RHEOMOULAGE. LA DEFORMABILITE A HAUTE TEMPERATURE DE CES MATERIAUX EST ETUDIEE EN TRACTION ET COMPRESSION. LES PARAMETRES CONSIDERES SONT LA FRACTION VOLUMIQUE DE RENFORT, LA TEMPERATURE D'ESSAI ET LA VITESSE DE DEFORMATION AFIN D'EN DEDUIRE LES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT VISCOPLASTIQUE: LE COEFFICIENT DE SENSIBILITE DE LA CONTRAINTE D'ECOULEMENT A LA VITESSE DE DEFORMATION ET L'ENERGIE D'ACTIVATION APPARENTE DU PHENOMENE. LES EVOLUTIONS DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES, LA REORIENTATION ET L'ENDOMMAGEMENT DU RENFORT AINSI QUE L'INTERACTION CHIMIQUE A L'INTERFACE FIBRE MATRICE ONT ETE ANALYSES. L'ENSEMBLE DE CES OBSERVATIONS SONT CORRELEES DE MANIERE A DEFINIR LES CONDITIONS OPTIMALES DE TRANSFORMATION DE CE TYPE DE MATERIAU ET AMELIORER NOTRE CONNAISSANCE DE LEUR COMPORTEMENT MECANIQUE
Author: Catherine Girard
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Languages : fr
Pages : 275
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Book Description
LE COMPORTEMENT DE L'INTERFACE RENFORT-MATRICE ET CELUI DE LA MATRICE ADJACENTE JOUENT UN ROLE IMPORTANT SUR LES PROPRIETES MECANIQUES DES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE. AFIN DE CARACTERISER CES COMPORTEMENTS, NOUS AVONS ETUDIE LES PROPRIETES D'INELASTICITE DE DEUX MATERIAUX: AL/12%VOL.SIC ET AL-7075/15%VOL.SIC. LE TRAVAIL EXPERIMENTAL CONCERNE PRINCIPALEMENT L'ETUDE DU FROTTEMENT INTERIEUR (F.I.) TRANSITOIRE QUI RESULTE, LORS D'UNE VARIATION DE TEMPERATURE DE L'ECHANTILLON, DE LA DIFFERENCE ENTRE LES COEFFICIENTS DE DILATATION DES PARTICULES ET DE LA MATRICE. LES CARACTERISTIQUES ESSENTIELLES DES SPECTRES REVELEES PAR LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT LES SUIVANTES: (I) LES SPECTRES DE F.I. PRESENTENT, AU REFROIDISSEMENT, UN IMPORTANT ET LARGE MAXIMUM A BASSE TEMPERATURE (150K-250K). (II) LE FI AUGMENTE LORSQUE LA VITESSE DE REFROIDISSEMENT ET LA PERIODE D'OSCILLATION SONT AUGMENTEES; CES PHENOMENES SONT LIES A LA PRESENCE DES PARTICULES. (III) LE FI DEPEND DE LA LIMITE D'ELASTICITE DE LA MATRICE ET DE L'HISTOIRE THERMIQUE DU MATERIAU. NOUS PROPOSONS ALORS UN MODELE DE F.I. QUI EXPLIQUE LES PRINCIPALES PROPRIETES MISES EN EVIDENCE. CE MODELE EST FONDE SUR LE MOUVEMENT DES DISLOCATIONS, AU VOISINAGE DES INTERFACES PARTICULE-MATRICE, QUI EST SUPPOSE ETRE CONTROLE PAR: (I) L'EVOLUTION, EN COURS DE REFROIDISSEMENT, DU CHAMP DE CONTRAINTE THERMIQUE DU A LA DIFFERENCE ENTRE LES COEFFICIENTS DE DILATATION DES PARTICULES ET DE LA MATRICE, (II) LA CONTRAINTE D'ORIGINE MECANIQUE INDUITE PAR L'OSCILLATION DU PENDULE, (III) LES OBSTACLES QUI S'OPPOSENT AU MOUVEMENT DE CES DISLOCATIONS, DONT L'EFFET EST REPRESENTE PAR UNE CONTRAINTE DE FROTTEMENT. L'ENERGIE DISSIPEE PENDANT UNE PERIODE D'OSCILLATION EST ALORS CALCULEE NUMERIQUEMENT EN FONCTION DES PRINCIPAUX PARAMETRES CONTROLANT LE PHENOMENE. LES RESULTATS ISSUS DE CE CALCUL SONT EN BON ACCORD AVEC NOS RESULTATS EXPERIMENTAUX
