COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE DE COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE POUR APPLICATIONS SPATIALES PDF Download
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Author: JOCELYN.. GAUDIN
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Category :
Languages : fr
Pages : 195
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Book Description
LES STRUCTURES DE SATELLITE A HAUTE STABILITE DIMENSIONNELLE, TELLES QUE TELESCOPES OU ANTENNES, NECESSITENT L'USAGE DE MATERIAUX LEGERS, RIGIDES, RESISTANTS, PRESENTANT DE FAIBLES ALLONGEMENTS SOUS DES SOLLICITATIONS THERMIQUES OU MECANIQUES ET MONTRANT UNE BONNE REPRODUCTIBILITE DE LEURS PERFORMANCES. L'OBJET DE NOTRE TRAVAIL EST DE DEVELOPPER DES MATERIAUX COMPOSITES A BASE DE PREFORMES TISSEES EN FIBRES DE CARBONE ET DE MATRICES EN ALLIAGES LEGERS POUR DE TELLES APPLICATIONS. DANS UN PREMIER TEMPS, LES MODELES DE PREVISION DES PROPRIETES THERMOELASTIQUES SONT MIS EN PLACE ET VALIDES EXPERIMENTALEMENT SUR UN COMPOSITE UNIDIRECTIONNEL A MATRICE METALLIQUE PUIS SUR DIFFERENTS COMPOSITES TISSES. ON MONTRE QU'IL EST POSSIBLE, AVEC UNE MATRICE EN ALLIAGE D'ALUMINIUM OU MAGNESIUM, D'OBTENIR UN COMPOSITE PRESENTANT DANS UNE DIRECTION UNE TRES GRANDE RIGIDITE ET UN COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE QUASIMENT NUL. LES MOYENNES ET LES ECART-TYPES DE CES PROPRIETES SONT EVALUES NUMERIQUEMENT ET EXPERIMENTALEMENT. UN ALGORITHME EVOLUTIONNISTE EST EXPLOITE POUR MENER UNE RECHERCHE EXHAUSTIVE DES SOLUTIONS LES MOINS SENSIBLES AUX VARIABILITES D'ELABORATION. L'INTERET DES COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE VIS-A-VIS DES COMPOSITES A MATRICE ORGANIQUE EST ALORS CLAIREMENT MIS EN EVIDENCE. DANS UN SECOND TEMPS, LE DOMAINE DE STABILITE EST EXPLORE, TANT SOUS L'ACTION D'UN CHARGEMENT THERMIQUE QUE MECANIQUE. ON MONTRE QUE L'ONDULATION DES FIBRES DANS LE COMPOSITE REDUIT NOTABLEMENT L'APTITUDE DU MATERIAU A SUBIR UN CHARGEMENT MECANIQUE SANS ALLONGEMENT RESIDUEL. EN PARALLELE, L'ETUDE DE L'EVOLUTION DES CONTRAINTES RESIDUELLES DANS LA MATRICE PERMET D'ENVISAGER L'EXCURSION THERMIQUE OPTIMALE POUR OBTENIR A LA TEMPERATURE D'UTILISATION LE MATERIAU LE PLUS STABLE POSSIBLE, C'EST A DIRE CELUI PRESENTANT UN NIVEAU DE CONTRAINTES RESIDUELLES EXTREMEMENT FAIBLE. LE RISQUE D'UNE INSTABILITE DIMENSIONNELLE SOUS L'EFFET D'UNE RELAXATION DE CONTRAINTES PEUT ALORS ETRE ECARTE. LES COMPOSITES OPTIMISES A TRAVERS LE TAUX DE FIBRES, LA DEFINITION DU TISSU ET L'EXCURSION THERMIQUE PRESENTENT AINSI DES PROPRIETES THERMOELASTIQUES SPECIFIQUES ET UNE STABILITE DIMENSIONNELLE INTERESSANTES POUR LES APPLICATIONS VISEES.
Author: JOCELYN.. GAUDIN
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Pages : 195
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LES STRUCTURES DE SATELLITE A HAUTE STABILITE DIMENSIONNELLE, TELLES QUE TELESCOPES OU ANTENNES, NECESSITENT L'USAGE DE MATERIAUX LEGERS, RIGIDES, RESISTANTS, PRESENTANT DE FAIBLES ALLONGEMENTS SOUS DES SOLLICITATIONS THERMIQUES OU MECANIQUES ET MONTRANT UNE BONNE REPRODUCTIBILITE DE LEURS PERFORMANCES. L'OBJET DE NOTRE TRAVAIL EST DE DEVELOPPER DES MATERIAUX COMPOSITES A BASE DE PREFORMES TISSEES EN FIBRES DE CARBONE ET DE MATRICES EN ALLIAGES LEGERS POUR DE TELLES APPLICATIONS. DANS UN PREMIER TEMPS, LES MODELES DE PREVISION DES PROPRIETES THERMOELASTIQUES SONT MIS EN PLACE ET VALIDES EXPERIMENTALEMENT SUR UN COMPOSITE UNIDIRECTIONNEL A MATRICE METALLIQUE PUIS SUR DIFFERENTS COMPOSITES TISSES. ON MONTRE QU'IL EST POSSIBLE, AVEC UNE MATRICE EN ALLIAGE D'ALUMINIUM OU MAGNESIUM, D'OBTENIR UN COMPOSITE PRESENTANT DANS UNE DIRECTION UNE TRES GRANDE RIGIDITE ET UN COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE QUASIMENT NUL. LES MOYENNES ET LES ECART-TYPES DE CES PROPRIETES SONT EVALUES NUMERIQUEMENT ET EXPERIMENTALEMENT. UN ALGORITHME EVOLUTIONNISTE EST EXPLOITE POUR MENER UNE RECHERCHE EXHAUSTIVE DES SOLUTIONS LES MOINS SENSIBLES AUX VARIABILITES D'ELABORATION. L'INTERET DES COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE VIS-A-VIS DES COMPOSITES A MATRICE ORGANIQUE EST ALORS CLAIREMENT MIS EN EVIDENCE. DANS UN SECOND TEMPS, LE DOMAINE DE STABILITE EST EXPLORE, TANT SOUS L'ACTION D'UN CHARGEMENT THERMIQUE QUE MECANIQUE. ON MONTRE QUE L'ONDULATION DES FIBRES DANS LE COMPOSITE REDUIT NOTABLEMENT L'APTITUDE DU MATERIAU A SUBIR UN CHARGEMENT MECANIQUE SANS ALLONGEMENT RESIDUEL. EN PARALLELE, L'ETUDE DE L'EVOLUTION DES CONTRAINTES RESIDUELLES DANS LA MATRICE PERMET D'ENVISAGER L'EXCURSION THERMIQUE OPTIMALE POUR OBTENIR A LA TEMPERATURE D'UTILISATION LE MATERIAU LE PLUS STABLE POSSIBLE, C'EST A DIRE CELUI PRESENTANT UN NIVEAU DE CONTRAINTES RESIDUELLES EXTREMEMENT FAIBLE. LE RISQUE D'UNE INSTABILITE DIMENSIONNELLE SOUS L'EFFET D'UNE RELAXATION DE CONTRAINTES PEUT ALORS ETRE ECARTE. LES COMPOSITES OPTIMISES A TRAVERS LE TAUX DE FIBRES, LA DEFINITION DU TISSU ET L'EXCURSION THERMIQUE PRESENTENT AINSI DES PROPRIETES THERMOELASTIQUES SPECIFIQUES ET UNE STABILITE DIMENSIONNELLE INTERESSANTES POUR LES APPLICATIONS VISEES.
Author: Halim Haddadi
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Languages : fr
Pages : 177
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Book Description
L'objectif de ce travail est l'étude du comportement des matériaux hétérogènes aussi bien à l'échelle mésoscopique qu'à l'échelle macroscopique, avec des applications orientées vers les composites à matrice métallique et en particulier vers les Al/SiC. Les modèles thermomécaniques utilisés pour la matrice (modèle de Miller et Sherby, modèle généralisé d'Anand) couvrent un domaine de températures allant de l'ambiante à la température de fusion et des vitesses de déformation jusqu'à 10-1 s-1. Ils font appel à une énergie d'activation dépendant de la température, ce qui permet une meilleure description du comportement viscoplastique complexe de la matrice. En ce qui concerne les renforts, leur comportement a été supposé élastique, compte tenu de leur grande rigidité et de leur température de fusion élevée. En partant de cette modélisation, un nouveau code éléments finis 3D, appelé EVIMP3D, a été développé. L'interpolation spatiale est isoparamétrique (linéaire ou quadratique), à l'exception de la partie sphérique du tenseur vitesse de déformation, qui est interpolée par une méthode de type B-bar, afin de mieux tenir compte de la quasi-incompressibilité de la matrice en grandes déformations plastiques. Le code a été conçu d'une manière modulaire de façon à pouvoir y implémenter facilement d'autres lois de comportement. L'intégration temporelle, basée sur une description lagrangienne réactualisée, utilise pour chaque pas de temps un algorithme du type prédicteur-correcteur. Le prédicteur est basé sur un schéma explicite de type «forward-gradient», qui fournit une première estimation de la configuration à la fin du pas. Il est ensuite relayé par le correcteur qui est basé sur un schéma implicite cohérent de type Newton-Raphson, et qui doit d'une part assurer la réactualisation des variables d'état et, d'autre part, minimiser les forces non-équilibrées. Les premières simulations ont été utilisées pour la validation numérique détaillée d'EVIMP3D. La plupart des applications concernent les composites Al/SiC, et ont eu comme objectif la prévision des contraintes résiduelles induites par l'élaboration et leur influence sur le comportement du composite lors d'un chargement mécanique ultérieur. La discrétisation 3D du domaine a permis d'étudier d'une manière systématique l'influence de la forme des renforts sur la distribution spatiale des contraintes et des déformations. Enfin, quelques simulations ont été consacrées à l'étude de l'influence des bords libres dans des cas d'arrangement périodique des particules de renfort, afin de vérifier la validité des calculs effectués d'habitude sur des volumes représentatifs.
Author: Marco Gigliotti
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1784052833
Category : Composite materials
Languages : fr
Pages : 123
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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: Jean-Pierre Hébert
Publisher:
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Languages : fr
Pages :
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LE ROLE PRIMORDIAL DE LA LIAISON D'INTERFACE ENTRE MATRICE ET FIBRE AINSI QUE L'INFLUENCE DE LA GEOMETRIE ET DE L'ORIENTATION DES RENFORTS ONT ETE DEMONTRES A PARTIR DES PRINCIPES DU RENFORCEMENT. A L'AIDE DES MODELES DE CALCUL CORRESPONDANT AUX RECHERCHES LES PLUS RECENTES, DES MECANISMES DE COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE ONT ETE ELABORES POUR LES MATERIAUX COMPOSITES ORGANIQUES, METALLIQUES ET CERAMIQUES. UNE ANALYSE DES FACIES DE RUPTURE SOUS DIFFERENTES SOLLICITATIONS A PERMIS DE RELIER LES MECANISMES DE COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE AVEC LA CAPACITE DU MATERIAU COMPOSITE ET DE SA MICROSTRUCTURE A TRANSFERER LES CONTRAINTES MACROSCOPIQUES AU NIVEAU DE L'INTERFACE FIBRE-MATRICE. L'EFFET DE L'ENDOMMAGEMENT ET DES IMPERFECTIONS DE STRUCTURE EVENTUELS A ETE ETUDIE. DES TECHNIQUES APPLIQUEES A LA CONNAISSANCE DE LA LIAISON INTERFACIALE MATRICE-RENFORT ONT ETE DEVELOPPEES, UNE METHODE ORIGINALE DE CARACTERISATION PAR ANALYSE ENTHALPIQUE DIFFERENTIELLE A ETE MISE AU POINT. DES MATERIAUX COMPOSITES PERFORMANTS CORRESPONDANT AUX BESOINS NOUVEAUX DES APPLICATIONS AEROSPATIALES ONT ETE PRESENTES. L'ETUDE D'UN PROCEDE D'ELABORATION D'UN MATERIAU COMPOSITE ECONOMIQUE A BASE D'ALUMINIUM RENFORCE PAR DES FIBRES DE CARBONE, OBTENU PAR COFILAGE A ETE FAITE. L'IMPORTANCE DU DEVELOPPEMENT DES MATRICES INTERMETALLIQUES ET CERAMIQUES ET DES MATERIAUX COMPOSITES CARBONE-CARBONE A ETE MISE EN EVIDENCE POUR LES EMPLOIS A TRES HAUTE TEMPERATURE DES PROJETS FUTURS
Author: Filomeno Corvasce
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Languages : fr
Pages : 342
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Le but de ce travail est la modélisation du comportement thermomécanique inélastique de composites à matrice métallique considérés comme milieux microhétérogènes et macrohomogènes. Le comportement envisagé est limité à la thermoélastoplasticité classique sans endommagement. Dans un premier temps, les relations de comportement locales sont rappelées. L'introduction des tenseurs localisations mécaniques et thermiques permet de déduire sous forme compacte le comportement du milieu homogène équivalent. On propose ensuite une équation intégrale à partir de laquelle les tenseurs localisations peuvent être établis moyennant l'introduction d'un modèle. L'approche autocohérente est ensuite développée pour un milieu granulaire. Les résultats numériques obtenus concernent le comportement élastoplastique et thermoélastoplastique ou en fonction de la forme des renforts et de leurs proportions on étudiera : 1) les courbes de traction, les surfaces d'écoulement; 2) les contraintes résiduelles
Author:
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Category :
Languages : fr
Pages : 177
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Author: Sylvain Durieux
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Languages : fr
Pages : 284
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Ce travail de thèse est destiné à apporter une contribution à la compréhension des mécanismes régissant le comportement thermo-mécanique des composites à matrice métallique. En particulier, les relations entre la mésostructure et les comportements mécanique et thermo-mécanique du composite étudié sont mises en évidence. Cette étude est articulée autour de quatre axe de recherche principaux : une caractérisation fine, d'une part, de la mésostructure qui met en évidence une orientation privilégiée des renforts liée au process d'élaboration du matériau, et d'autre part, de la microstructure qui permet d'identifier les acteurs agissant à l'échelle microscopique sur le comportement visco-plastique de la matrice; une étude des comportements élastique et micro-plastique du composite. La relation entre l'isotropie transverse des constantes d'élasticité et l'orientation privilégiée des renforts est ainsi clairement démontrée, à la fois expérimentalement et analytiquement au moyen de modèles de comportement (Mori/Tanaka et Ponte Castaneda/ Willis). Le comportement micro-plastique permet, par l'intermédiaire d'une méthode d'analyse développée au laboratoire, de caractériser, d'une part, \es champs de contrainte résiduels dus à \'élaboration du composite, et d'autre part, la limite d'écouleront locale de la matrice ; une caractérisation du comportement du composite sous une sollicitation thermo-mécanique qui montre une accélération de la vitesse de déformation en cyclage thermique sous charge par rapport au fluage isotherme. L'effet des caractéristiques de la sollicitation thermo-mécanique sur la déformation est étudié de manière approfondie. En outre, des observations de l'endommagement après un grand nombre de cycles thermiques sous charge sont présentés et permettent d'identifier les mécanismes d'amorçage; une analyse théorique des différents résultats expérimentaux, basée sur l'étude des champs de contrainte générés par les incompatibilités de déformation entre la matrice et les renforts, qui montre que l'accélération de la déformation en cyclage a pour origine les processus d'accommodation plastique qui agissent à l'échelle microscopique. Nous présentons en outre une analyse des mécanismes d'amorçage de l'endommagement, qui ouvre la voie au développement d'une méthode de prédiction de la durée de vie du composite en cyclage thermique sous charge.
Author: Gauthier-Antoine Lebrun
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 114
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Les modèles de comportement thermomécanique qui ont été proposes pour les mini composites, ont permis de calculer la durée de vie de mini composites c/c/sic (composites élabores a partir de fils uniques) en traction a haute température dans l'air, mais aussi les phénomènes fondamentaux qui déterminent le comportement mécanique en fonction de la température, a savoir la multi fissuration de la matrice, l'ouverture des fissures, les dilatations et l'effet des contraintes résiduelles. Les données expérimentales nécessaires a la validation des modèles ont été détermines grâce a des essais de traction réalises a température ambiante et a haute température jusqu'a 1200c sur des mini composites de la famille des c/c/sic élabores par voie gazeuse par la société européenne de propulsion. Les résultats expérimentaux obtenus par d'autres auteurs sur les mini composites sic/sic ont aussi été examines. La partie expérimentale a nécessite un certain nombre d'essais originaux, tels que des essais de traction dans un microscope électronique a balayage a des températures variant de la température ambiante jusqu'a 1200c
Author: Claude Rospars
Publisher:
ISBN: 9782110907301
Category :
Languages : fr
Pages : 125
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Book Description
Author: North Atlantic Treaty Organization. Advisory Group for Aerospace Research and Development
Publisher:
ISBN:
Category : Aeronautics
Languages : en
Pages : 256
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