Prévision du comportement mécanique des matériaux composites viscoélastiques avec interphase

Prévision du comportement mécanique des matériaux composites viscoélastiques avec interphase PDF Author: Viet Hung Nguyen (auteur en mécanique).)
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Prévision du comportement mécanique des matériaux composites viscoélastiques avec interphase

Prévision du comportement mécanique des matériaux composites viscoélastiques avec interphase PDF Author: Viet Hung Nguyen (auteur en mécanique).)
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Modélisation du comportement mécanique de matériaux composites viscoélastiques non linéaires par une approche d'homogénéisation

Modélisation du comportement mécanique de matériaux composites viscoélastiques non linéaires par une approche d'homogénéisation PDF Author: Martin Levesque
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Pages : 392

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L’objectif principal de ce travail de thèse est d’établir un modèle, s’appuyant sur l’homogénéisation, permettant la prédiction du comportement mécanique de matériaux composites viscoélastiques non linéaires. L’approche est appliquée à un polypropylène renforcé de billes de verre réparties aléatoirement. La première partie du document est consacrée à l’écriture et l’identification d’une loi de comportement viscoélastique non linéaire pouvant être appliquée au polypropylène. La deuxième partie traite de l’établissement du modèle ainsi que de son implémentation numérique. Le modèle d’homogénéisation est développé au troisième chapitre. L’approche proposée permet de transposer certains modèles existants pour des matériaux ne dépendant pas de l’histoire de chargement à des comportements viscoélastiques non linéaires. La méthodologie permet donc de ramener le problème viscoélastique non linéaire à un problème viscoélastique linéaire à histoire de déformations libres. Ce nouveau problème est résolu à l’aide du principe de correspondance viscoélastique linéaire et des transformées de Laplace-Carson. Le quatrième chapitre est dédié à l’implémentation numérique du modèle. On insiste notamment sur le fait que le matériau viscoélastique linéaire de comparaison rencontre les exigences de la thermodynamique des milieux continus. De plus, nous proposons un algorithme conduisant à une inversion précise des transformées de Laplace-Carson. Finalement, la dernière partie de la thèse est consacrée à la validation des modèles proposés. Des modèles éléments finis de la microstructure et l’implémentation de la loi de comportement viscoélastique non linéaire sont réalisés au ch(...)

Etude du rôle de l'interphase sur le comportement mécanique des composites unidirectionnels

Etude du rôle de l'interphase sur le comportement mécanique des composites unidirectionnels PDF Author: Manuel Lagache
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Pages : 195

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Dans le domaine des matériaux composites unidirectionnels, il apparaît important de prédire les caractéristiques mécaniques d'après celles des constituants. Ce mémoire a pour fil conducteur d'améliorer la prévision du comportement mécanique, en tenant compte du rôle de l'interphase. Diverses techniques d'homogénéisation et plus précisément la méthode d'homogénéisation des structures périodiques (notée hsp) fournissent les outils de base de prévision des propriétés élastiques macroscopiques. Un développement de la méthode hsp est proposé dans le cas des composites unidirectionnels, qui permet de scinder le problème général à trois dimensions en deux types de problèmes plans. Une confrontation numérique/expérimentale des modules d'Young transverses établit le rôle prépondérant de l'interphase ainsi que l'adéquation de la technique hsp pour l'évaluation des propriétés élastiques du composite. Parallèlement une caractérisation physico-chimique révèle des modifications de l'état de réticulation de la matrice, in situ, avec le taux de renfort. De plus, une utilisation originale de la méthode hsp donne accès au module d'Young et à l'épaisseur de l'interphase d'après le module Young expérimental du composite. Enfin une approche nouvelle, pour la prévision des propriétés à rupture, basée sur le comportement de deux solides élastiques en contact par une surface plastique, est introduite. Cette modélisation permet d'analyser l'influence des caractéristiques de l'interface sur le comportement à rupture du composite

Les Calculs de prévision du comportement mécanique des matériaux composites

Les Calculs de prévision du comportement mécanique des matériaux composites PDF Author: Gérard Ferron
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Pages : 134

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ETUDE ET MODELISATION PHYSIQUE ET MECANIQUE DU COMPORTEMENT VISCOELASTIQUE ET PLASTIQUE DE COMPOSITES PARTICULAIRES A MATRICE POLYMERE

ETUDE ET MODELISATION PHYSIQUE ET MECANIQUE DU COMPORTEMENT VISCOELASTIQUE ET PLASTIQUE DE COMPOSITES PARTICULAIRES A MATRICE POLYMERE PDF Author: MOHSEN.. SHATERZADEH YAZDI
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Pages : 201

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L'OBJET DE CE TRAVAIL EST DE CHERCHER A MIEUX COMPRENDRE L'INFLUENCE DES INTERFACES ET INTERPHASES (TRAITEMENT DE SURFACE DES RENFORTS), ET DE LA MORPHOLOGIE DU MATERIAU SUR LE COMPORTEMENT MECANIQUE (VISCOELASTIQUE ET PLASTIQUE) DE COMPOSITES PARTICULAIRES A BASE DE MATRICE POLYMERE. AINSI, EN PLUS DE LA MATRICE A BASE DE DGEBA/IPD, TROIS TYPES DE MATERIAUX COMPOSITES SONT ETUDIES : - COMPOSITES A MATRICE DGEBA/IPD - BILLES DE VERRES NON TRAITEES, - COMPOSITES A MATRICE DGEBA/IPD - BILLES DE VERRES ENSIMEES A BASE DE SILANE (INTERFACE), - COMPOSITES A MATRICE DGEBA/IPD - BILLES DE VERRES ENROBEES AVEC UNE COUCHE D'ELASTOMERE CTBN-IPD-DGEBA (INTERPHASE). LES PROPRIETES MECANIQUES DE CES MATERIAUX SONT ETUDIEES PAR LES TECHNIQUES DE SPECTROMETRIE MECANIQUE ET DE COMPRESSION. L'ANALYSE ET L'INTERPRETATION DES PROPRIETES VISCOELASTIQUES SONT BASEES D'UNE PART SUR LA MOBILITE MOLECULAIRE, MODELE PHYSIQUE DEVELOPPE PAR PEREZ ET AL, ET D'AUTRE PART LA METHODE AUTO-COHERENT (HOMOGENEISATION) DEFINI PAR HERVE ET ZAOUI. L'APPORT DE CE TRAVAIL DANS LA COMPREHENSION DES PROPRIETES MECANIQUES (VISCOELASTIQUE ET PLASTIQUE) DES COMPOSITES PARTICULAIRES EST DOUBLES : I) NOUS AVONS TENIR COMPTE DANS LE MODELE AUTO-COHERENT DECRIT PAR HERVE ET ZAOUI, DE LA MORPHOLOGIE REELLE DES COMPOSITES. LE MODELE AINSI COMPLETE PERMET DE PREDIRE CORRECTEMENT LA REPONSE DYNAMIQUE. II) UNE TENTATIVE DE MODELISATION POUR MIEUX COMPRENDRE LE COMPORTEMENT A GRANDE DEFORMATION ET A FORTE CONTRAINTE EST DEVELOPPEE DANS CE TRAVAIL.

Contribution à l'étude du comportement rhéologique de liants viscoélastiques en vue de l'analyse du fluage des matériaux composites utilisés sous forme de structures en génie civil

Contribution à l'étude du comportement rhéologique de liants viscoélastiques en vue de l'analyse du fluage des matériaux composites utilisés sous forme de structures en génie civil PDF Author: Patrice Hamelin
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Pages : 161

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ANALYSE DU COMPORTEMENT VISCOELASTIQUE DE POLYMERES (POLYESTERS) UTILISES COMME MATRICE DE MATERIAUX COMPOSITES PAR APPROCHE EMULATIVE ET ANALYSE GLOBALE ET PHENOMENOLOGIQUE. RELATIONS STRUCTURE PROPRIETES MECANIQUES. APPLICATION A LA PREVISION DU COMPORTEMENT AU FLUAGE DE STRATIFIES VERRE-RESINE, BETONS DE RESINE ET TISONS ENDUITS

ETUDE DE LA DEFORMATION NON ELASTIQUE DE COMPOSITES UNIDIRECTIONNELS VERRE-RESINE EPOXYDE

ETUDE DE LA DEFORMATION NON ELASTIQUE DE COMPOSITES UNIDIRECTIONNELS VERRE-RESINE EPOXYDE PDF Author: ALIREZA.. KHAVANDI
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Pages : 187

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LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DE PLUS EN PLUS ELEVEES DES MATERIAUX COMPOSITES ONT CONDUIT, CES DERNIERES ANNEES, A LES SUBSTITUER AUX MATERIAUX METALLIQUES DANS DE NOMBREUSES APPLICATIONS. LES DEBOUCHES INDUSTRIELS DE CES MATERIAUX SONT CEPENDANT ETROITEMENT LIES A UNE MEILLEURE CONNAISSANCE DE LEUR COMPORTEMENT EN SERVICE. CECI IMPLIQUE LA CONSERVATION DES CARACTERISTIQUES FONCTIONNELLES DES STRUCTURES COMPOSITES SOUMISES A DES SOLLICITATIONS MECANIQUES ET ENVIRONNEMENTALES PROLONGEES. CE TRAVAIL EST UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DU COMPORTEMENT THERMOMECANIQUE D'UN MATERIAU COMPOSITE UNIDIRECTIONNEL VERRE-EPOXYDE. IL REPOSE SUR L'UTILISATION DE TECHNIQUES EXPERIMENTALES DE CARACTERISATION DES PROPRIETES VISCOELASTIQUES. L'ANALYSE PAR SPECTROMETRIE MECANIQUE REVELE L'EXISTENCE DE PLUSIEURS RELAXATIONS MECANIQUES. LA RELAXATION PRINCIPALE ASSOCIEE A LA TRANSITION VITREUSE APPARAIT COMME UN BON INDICATEUR DE LA MOBILITE MOLECULAIRE ET DE L'ETAT MICROSTRUCTURAL DU POLYMERE. L'INFLUENCE DU RENFORT SUR LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE DU COMPOSITE A ETE ETUDIEE. DES ESSAIS DE FLUAGE ONT ETE EFFECTUES SUR LA RESINE ET SUR LE COMPOSITE, DANS DES DIRECTIONS DEVIEES PAR RAPPORT A L'ORIENTATION DES FIBRES. LE CARACTERE NON LINEAIRE DE LA VISCOELASTICITE PROPRE A LA RESINE EPOXYDE EST EGALEMENT APPARENT POUR LE COMPOSITE. ON DECRIT LE COMPORTEMENT VISCOELASTIQUE DE LA RESINE AU MOYEN DU MODELE PHYSIQUE DE PEREZ. L'HOMOGENEISATION DU MATERIAU COMPOSITE EST EFFECTUEE AU MOYEN D'UN MODELE SERIE-PARALLELE OU D'UN MODELE AUTO-COHERENT A TROIS PHASES, DE FACON REPETITIVE, AFIN DE TENIR COMPTE DE LA MORPHOLOGIE PARTICULIERE DU SYSTEME (DISTRIBUTION NON UNIFORME DES FIBRES DE VERRE DANS LA MATRICE, PRESENCE D'UNE INTERPHASE). LE MODELE PREDIT CORRECTEMENT LA REPONSE DYNAMIQUE EN TORSION. PAR CONTRE, IL SUR-ESTIME LE FLUAGE SOUS SOLLICITATION DE TRACTION TRANSVERSALE. L'HYPOTHESE DE L'EXISTENCE D'UNE INTERPHASE A PROPRIETES SPECIFIQUES EST L'OBJET DE MESURES DE NANOINDENTATION. LES RESULTATS SONT CONFRONTES A CEUX D'UNE MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS DESTINEE A FAIRE LA PART DES INFLUENCES MECANIQUE ET RHEOLOGIQUE SUR LE GRADIENT DES PROPRIETES MECANIQUES APPARENTES.

ETUDE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE DU COMPORTEMENT VISCOELASTIQUE NON-LINEAIRE DES MATERIAUX COMPOSITES. (MODELE UNIFIE LONG TERME - COURT TERME ET INFLUENCE DU VIEILLISSEMENT THERMIQUE.)

ETUDE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE DU COMPORTEMENT VISCOELASTIQUE NON-LINEAIRE DES MATERIAUX COMPOSITES. (MODELE UNIFIE LONG TERME - COURT TERME ET INFLUENCE DU VIEILLISSEMENT THERMIQUE.) PDF Author: SERGE.. GRAINDORGE
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Pages : 200

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LES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE ORGANIQUE SONT UTILISES DANS DES APPLICATIONS STRUCTURALES AERONAUTIQUES. C'EST LE CAS DU MATERIAU ETUDIE, LE COMPOSITE TISSE CARBONE-EPOXYDE G939/M18. LES EXIGENCES DE STABILITE EN SERVICE NECESSITENT UNE CONNAISSANCE FINE DU COMPORTEMENT DU MATERIAU ET NOTAMMENT DE L'INFLUENCE DU VIEILLISSEMENT. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL DE THESE EST DE CARACTERISER ET DE MODELISER LE COMPORTEMENT VISCOELASTIQUE NON-LINEAIRE A COURT ET A LONG TERME DE CE TYPE DE MATERIAUX COMPOSITES. L'ETUDE EST CONSTITUEE DE TROIS PARTIES : - LA PREMIERE EST CONSACREE A L'ETUDE THEORIQUE DU PHENOMENE DE VISCOELASTICITE. DANS UN BUT D'APPLICATION PRATIQUE, ON S'ORIENTE VERS LE DEVELOPPEMENT D'UNE MODELISATION CONSERVANT LA FORME DE L'INTEGRALE DE BOLTZMANN, MAIS MODIFIEE PAR L'INTRODUCTION DE PARAMETRES QUI NON-LINEARISENT L'INFLUENCE DE LA SOLLICITATION. A PARTIR DU MODELE DE SCHAPERY ET DU CHOIX DU CONSERVER SEULEMENT TROIS DES SIX PARAMETRES INITIAUX (DANS LE CAS UNIAXIAL), ON PROPOSE UNE AUTRE ECRITURE. CELLE-CI PERMET D'ETENDRE LE DOMAINE DE VALIDITE DU MODELE INITIAL ; - LA DEUXIEME EST CONSACREE A L'ETUDE EXPERIMENTALE DU MATERIAU. ON REALISE L'ANALYSE STRUCTURALE DU TISSU AVEC L'ETUDE DE L'INFLUENCE DES VIEILLISSEMENTS THERMIQUE ET HYGROTHERMIQUE, A TRAVERS DES ESSAIS VISCOELASTICIMETRIQUES ET GRAVIMETRIQUES. ON REALISE ENSUITE LA CARACTERISATION DU COMPORTEMENT MECANIQUE DU MATERIAU A 20, 70 ET 135C, A TRAVERS DES ESSAIS DE TRACTION CYCLEE ET DE FLUAGE-RECOUVRANCE. CE COMPORTEMENT EST VISCOELASTIQUE NON-LINEAIRE EN CISAILLEMENT (A L'ETAT NON-ENDOMMAGE) ; - LA TROISIEME PARTIE CONCERNE L'IDENTIFICATION ET LA VALIDATION DU MODELE PROPOSE. L'IDENTIFICATION EST EFFECTUEE A PARTIR DES ESSAIS DE FLUAGE-RECOUVRANCE. ON VALIDE ENSUITE CETTE IDENTIFICATION ET L'ECRITURE DU MODELE PROPOSEE DANS LE CAS DE TRAJETS DE CHARGEMENT PLUS COMPLEXES : TRACTION CYCLEE ET FLUAGE MULTIPLE. CES ESSAIS MONTRENT L'INTERET D'UNE MODELISATION DE TYPE VISCOELASTIQUE NON-LINEAIRE SEULE, SANS AJOUT DE COMPOSANTE PLASTIQUE OU VISCOPLASTIQUE, DONT LA VALIDITE S'ETABLIT POUR UNE GAMME IMPORTANTE DE TRAJETS DE CHARGEMENT ET DANS UNE LARGE PLAGE DE TEMPS.

Contributions à l'étude des déformations différées des matériaux composites viscoélastiques

Contributions à l'étude des déformations différées des matériaux composites viscoélastiques PDF Author: Francis Lavergne
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L'estimation des pertes de précontrainte liées aux déformations différées des bétons est un sujet d'intérêt pour la maintenance à long terme d'ouvrages de génie civil tels que les enceintes de confinement des centrales nucléaires. L'objectif de ce travail de doctorat est d'améliorer la prise en compte des particularités morphologiques de la microstructure des bétons pour estimer le comportement à long terme des bétons précontraints. Cette étude est limitée au cadre de la mécanique des matériaux et à la théorie de l'homogénéisation : le béton y est décrit comme un matériau composite constitué de granulats élastiques enchâssés dans une matrice cimentaire viscoélastique linéaire vieillissante. Les outils novateurs mis en œuvre sont la tomographie par rayons X et la simulation numérique 3D.On distingue sur les images de tomographie les granulats, la matrice cimentaire et l'air occlus. Mais l'extraction de données morphologiques de ces images est une tâche difficile à systématiser. En revanche, la construction numérique de microstructures matrice-inclusions et la simulation numérique 3D en viscoélasticité linéaire se sont montrées assez robustes pour permettre l'étude de l'influence de paramètres morphologiques (fraction volumique, granulométrie et forme des inclusions) sur le comportement macroscopique estimé. Le schéma d'homogénéisation semi-analytique de Sanahuja dédié aux matériaux composites viscoélastiques linéaires vieillissants a été étendu aux cas d'inclusions ellipsoïdales pour étudier l'influence du rapport d'aspect des inclusions sur le comportement viscoélastique vieillissant d'un béton. Les estimations du comportement macroscopique par les simulations numériques 3D restent proches de celles obtenues par les schémas d'homogénéisation semi-analytiques. Ainsi, il reste difficile d'expliquer la dispersion des résultats expérimentaux de Granger par l'homogénéisation, dans la mesure où les bétons de Granger ont des formulations similaires. Enfin, les simulations numériques 3D permettent l'estimation des contraintes dans la matrice cimentaire lorsque l'on impose à un échantillon de béton une histoire de chargement similaire à celle rencontrée sur les ouvrages.

Matériaux composites

Matériaux composites PDF Author: Jean-Marie Berthelot
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Véritable ouvrage de référence, Matériaux composites apporte l'ensemble des concepts théoriques et pratiques nécessaires à la compréhension du comportement mécanique des matériaux et structures composites. Ainsi, il permet d'établir une synthèse de l'analyse du comportement mécanique et de la théorie des plaques stratifiées ou sandwiches, et d'en appliquer les développements à la résolution des problèmes de flexion, de flambement et de vibrations. Composé de cinq parties, ce traité repose sur une approche fondamentale et unifiée aboutissant à une continuité des concepts et des théories. Illustrée de nombreux exercices d'application des concepts introduits, cette cinquième édition entièrement en couleurs a été actualisée et des commentaires ont été ajoutés afin de mettre en évidence la progression du traité. Après une présentation de la constitution puis de la mise en œuvre des matériaux composites, l'ouvrage développe progressivement les outils nécessaires pour modéliser le comportement mécanique des structures en matériaux composites stratifiés et sandwiches. Il aborde ensuite les problèmes de dimensionnement des structures, montrant comment les outils introduits permettent de modéliser le comportement mécanique des structures en matériaux composites. Le contenu et la progression de Matériaux composites ont été conçus avec pour objectifs principaux :- traiter le matériau composite comme un matériau traditionnel ;- intégrer l'apport des techniques numériques dans la résolution des problèmes de dimensionnement des structures ;- aborder les difficultés de manière progressive afin de faciliter l'accès du lecteur aux divers concepts introduits ;- confronter la modélisation avec le comportement réel des matériaux et des structures. Complet et didactique, cet ouvrage s'adresse aux étudiants de 2e et 3e cycles, aux ingénieurs, aux chercheurs ainsi qu'aux techniciens supérieurs [Source : 4e de couv.].