Étude de l'impact des défauts d'usinage des structures composites par détourage sur leur comportement mécanique PDF Download
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Author: Madjid Haddad
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 180
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Book Description
Ce travail, qui porte sur les problématiques de l'usinage par détourage des structures composites fibres longues, est composé de trois volets. Dans le premier volet, l'impact des paramètres de coupe, des procédés d'usinage et de la nature des matériaux composites sur la forme et la taille des défauts de surface est discuté. Le deuxième volet est dédié à la l'analyse des poussières générées lors de l'usinage. Le nombre et la masse des particules sont discutés en fonction de la géométrie des outils, des conditions de coupe et la nature du matériau composite usiné. Le dernier volet est consacré à l'étude de l'impact des défauts de surface et des procédés d'usinage sur le comportement mécanique (quasi- statique et dynamique).
Author: Madjid Haddad
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Languages : fr
Pages : 180
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Ce travail, qui porte sur les problématiques de l'usinage par détourage des structures composites fibres longues, est composé de trois volets. Dans le premier volet, l'impact des paramètres de coupe, des procédés d'usinage et de la nature des matériaux composites sur la forme et la taille des défauts de surface est discuté. Le deuxième volet est dédié à la l'analyse des poussières générées lors de l'usinage. Le nombre et la masse des particules sont discutés en fonction de la géométrie des outils, des conditions de coupe et la nature du matériau composite usiné. Le dernier volet est consacré à l'étude de l'impact des défauts de surface et des procédés d'usinage sur le comportement mécanique (quasi- statique et dynamique).
Author: Edouard Gauthier
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Languages : fr
Pages : 0
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L'usage de matériaux composites est en plein essor dans le monde de l'industrie, particulièrement dans des domaines comme l'aéronautique, les transports ou la production d'énergie et ce développement amène une forte production de structures composites, notamment des pièces de grandes dimensions. La conception de ces structures en composite nécessite une connaissance approfondie du comportement mécanique du composite afin de garantir l'intégrité de la structure. Or le comportement mécanique des matériaux composites est de nature hétérogène avec une certaine variabilité sur les différents paramètres mécaniques. Cette variabilité est causée par deux principales sources : la variabilité intrinsèque au matériau due à des variations physiques au sein du composite, et la variabilité due aux défauts de mise en œuvre. La thèse, qui est présentée, s'intéresse à cette deuxième source de variabilité, à savoir la présence de défauts de mise en œuvre et son influence sur le comportement mécanique du composite. Deux défauts de mise en œuvre sont étudiés dans cette thèse, la porosité et le plissement, en suivant une analyse probabiliste. La première partie de l'étude rassemble l'ensemble de l'état de l'art sur les défauts de porosité et de plissement, ainsi que sur les analyses probabilistes dans le domaine des composites. Une deuxième partie de l'étude se consacre à la caractérisation probabiliste des défauts de porosité et de plissement en analysant la variabilité de chaque paramètre caractéristique du défaut et en la modélisant à l'aide de loi de distribution qui sont implémentées dans un code de calcul afin de modéliser numériquement la porosité observée expérimentalement. Une troisième partie de l'étude s'intéresse à l'influence des défauts de porosité et de plissement sur le comportement mécanique en quasi-statique et en fatigue. Cette étude mécanique compare les résultats d'essais expérimentaux sur un matériau sain, deux matériaux avec deux taux de porosité différents et sur deux matériaux avec un plissement de dimensions différentes, afin de pouvoir quantifier l'influence des défauts et déterminer un modèle de dégradation des propriétés mécaniques en fonction du défaut. L'étude mécanique en quasi-statique est complétée par une analyse de la variance afin de bien séparer la variabilité des propriétés mécaniques due aux défauts et celle due directement à l'essai lui-même. L'ensemble des résultats de cette étude permet donc d'identifier les deux types de défauts avec un ensemble de paramètres caractéristiques, ainsi que leur influence sur le comportement mécanique, tout en prenant en compte la variabilité observée sur les défauts et leur influence mécanique, et de modéliser numériquement l'ensemble de ces observations.
Author: Amélie Cuynet
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Languages : fr
Pages : 0
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L'objectif du projet de thèse est d'étudier et d'analyser le comportement mécanique à l'impact et en post impact de composites à fibres végétales. Le déroulement de cette thèse nécessite : L'élaboration et la caractérisation des matériaux de l'étude : Les matériaux de l'étude seront constitués de tissus à fibres végétales (lin et/ou chanvre) imprégnées de résine thermodurcissable (de type époxyde) ou thermoplastique (de type PP ou PLA). Ceux-ci seront fabriqués sous forme de plaque par la technique d'infusion sous vide ou la technique de la thermocompression, en fonction du type de résine. La caractérisation mécanique sera effectuée à partir d'essais mécaniques statiques et d'essais d'impact avec une tour de chute (à plusieurs niveaux d'énergie). Celle-ci sera d'abord menée sur des éprouvettes modèles (non impactées et non vieillis, sans et avec renfort fibreux) puis sur des éprouvettes dégradées (impactées à chaque niveau d'énergie et vieillis en humidité et température). La caractérisation de l'endommagement : Elle permettra, à partir des analyses d'images associées aux techniques de l'émission acoustique, de localiser et d'identifier les différents mécanismes d'endommagement intervenant dans ces matériaux au cours des diverses sollicitations choisies. Cette étude conduira à définir le degré de nocivité de ces endommagements tout en associant à la démarche l'influence des paramètres microstructuraux tels que la nature du renfort fibreux et des constituants (résine et fibres). L'identification de modèles de comportement : Il s'agit de proposer une méthode d'identification des paramètres matériaux de modèles de comportement tenant compte de l'endommagement au niveau de la microstructure du matériau (résine et torons de fibres). Cette étude conduira à la mise en œuvre d'une méthode de type recalage de modèles éléments finis en utilisant les bases de données expérimentales constituées notamment des mesures de champs cinématiques. L'objectif à terme est de disposer de modèles fiables et prédictifs pour le calcul de structures de ces matériaux dans l'industrie.
Author: Vonjinirina Andriamanantena
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Languages : fr
Pages : 220
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Cette étude porte sur l'analyse du comportement mécanique de composites en fonction des défauts de structure générés par les conditions de fabrication. Une analyse exhaustive d'une structure composite industrielle a permis de lister l'ensemble des défauts de fabrication susceptibles d'être générés lors de la mise en oeuvre industrielle de ce type de produit, et d'en définir les amplitudes. Des défauts modèles ont ensuite été introduits artificiellement dans des composites types afin de quantifier leur incidence sur le comportement mécanique en traction, compression, cisaillement interlaminaire de ces matériaux ainsi que sur l'initiation et propagation de fissures. Cette analyse paramétrique a montré que le défaut de porosité est le plus préjudiciable et que la propriété la plus affectée est la résistance au cisaillement interlaminaire. Une étude expérimentale plus détaillée a permis de préciser l'origine technologique des porosités, l'influence des paramètres de mise en oeuvre, la typologie des porosités et l'incidence de ce défaut sur les propriétés mécaniques de composites industriels. Une modélisation analytique mésomécanique, tenant compte des typologies réelles et de la contribution non négligeable des mèches à la porosité totale, a été utilisée et se révèle, dans les cas étudiés, plus efficace que la modélisation analytique micromécanique développée par Greszczuk, qui ne distingue pas les porosités situées à l'intérieur et à l'extérieur des mèches fibreuses, pour prévoir la chute de résistance au cisaillement interlaminaire de composites unidirectionnels générée par ce type de défaut.
Author: Thomas Bonnemains
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Languages : fr
Pages : 140
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Les travaux de thèse s'intéressent à l'impact de la structure des machines outils à architecture parallèle sur la qualité d'usinage. L'apport des architectures parallèles dans le domaine de la machine outil en Usinage Grande Vitesse provient surtout de leurs capacités dynamiques très élevées. Cependant, les masses mobiles faibles et les choix technologiques retenus pour réaliser les structures font que ces machines se déforment en usinage. L'impact de ces déformations élastiques sur la pièce usinée n'est pas négligeable et doit être maitrisé. L'étude des comportements statique et dynamique de ces machines est donc réalisée à l'aide de modèles prédictifs de comportement. Ces modèles sont appliqués à différentes architectures parallèles et leurs paramètres identifiés à l'aide de mesures expérimentales. Les méthodes de modélisation et la formulation employées permettent de prendre en compte les flexibilités des jambes et des liaisons des machines étudiées. De plus, les modèles de liaisons s'appuient sur une analyse technologique de celles-ci et permettent de représenter au mieux leur comportement (souvent non-linéaire). Enfin, l'intégration des simulations proposées dans la définition d'un processus sur ce type de machine est étudiée. Le modèle dynamique développé est appliqué à la machine Triptéor X7 afin de simuler une opération de contournage. Les défauts calculés sont finalement comparés à ceux obtenus lors de la réalisation de l'opération sur cette machine outil
Author: Yacine Hadj-Rabah
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Languages : fr
Pages : 286
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L'analyse des contraintes transverses dans les structures hétérogènes telles que les assemblages collés et les matériaux composites présente un point essentiel dans le dimensionnement de ces structures. En effet, la ruine de ce type de structures est souvent régie par ces contraintes, en particulier aux interfaces entre les différents matériaux. Un autre aspect important dans le calcul des structures hétérogènes consiste à étudier les effets locaux : effets de bord et défauts, car il existe un résultat commun à toutes les analyses, qu'elles soient théoriques, expérimentales ou numériques, qu'elles soient simples ou complexes : c'est que les contraintes maximales se produisent près des extrémités. Ce travail concerne l'application de différentes familles d'éléments finis : éléments finis classiques dits éléments en déplacements et éléments finis spéciaux dits éléments d'interface (dans lesquels les degrés de liberté aux interfaces sont les déplacements et les contraintes transverses) à l'étude détaillée des deux aspects cités ci-dessus. Le travail débute par une présentation et une analyse critique et comparative des diverses approches : théorique, expérimentale et numérique en utilisant des exemples de la littérature. La comparaison des résultats obtenus montre bien l'intérêt et l'efficacité des éléments finis, en particulier les éléments d'interface pour le calcul des assemblages collés. Ensuite l'étude porte sur l'analyse des effets locaux et l'influence des défauts sur le comportement mécanique des diverses configurations d'assemblages collés et de structures stratifiées. Les résultats obtenus démontrent l'influence importante des effets locaux, et en particulier des défauts, sur la distribution des contraintes dans les joints collés.
Author: Redouane Zitoune
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Languages : fr
Pages : 160
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Le perçage de structures composites fibres longues en carbone/époxy est accompagné de dommages qui sont répertoriés suivant leur lieu d'apparition, on distingue trois zones, l'entrée du trou - qui correspond à la décohésion du pli supérieur du stratifié, la paroi du trou - avec l'arrachement de fibres et la dégradation de la résine et la sortie du trou - avec la décohésion du dernier pli. Les zones de bord et de sortie de trou sont le siége des défauts majeurs qui nuisent à la durée de vie des assemblages boulonnés ou rivetés. Dans le cadre de ce travail on s'intéresse à l'analyse du défaut de bord et du défaut en sortie du trou. Pour l'analyse du défaut de bord, une étude simplifiée est proposée. Elle consiste en étude expérimentale et numérique de la coupe orthogonale de stratifiés unidirectionnels orientés respectivement à 0ʿ, +45ʿ, 90ʿ et -45ʿ par rapport à la direction de la vitesse de coupe notée Vc. Pour l'analyse du défaut en sortie du trou, une étude expérimentale et numérique sur deux types de matériaux en carbone/époxy fibres longues est effectuée.
Author: Pierre Legay
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ISBN: 9780494927335
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Languages : fr
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Author: Cindy Lavallée
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Languages : fr
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Author: Mohamed Jaafar
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Languages : fr
Pages : 0
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L'utilisation des structures sandwichs composées d'âme en nid d'abeilles et de peaux a considérablement augmenté ces dernières années dans plusieurs secteurs industriels tels que l'aéronautique, l'aérospatiale, le navale et l'automobile. Cet intérêt croissant pour ces matériaux alvéolaires est principalement lié à leur faible densité et meilleur rapport masse/rigidité/résistance en comparaison avec les alliages métalliques ou les matériaux composites classiques. Cependant, leur constitution rend souvent les opérations de mise en forme par usinage compliquées et difficile à mener à cause de l'usure prématurée des outils coupants et l'endommagement important induit en subsurface des pièces. En effet, les vibrations importantes des parois minces du nid d'abeilles sont une source de plusieurs problèmes comme la mauvaise qualité des surfaces usinées, les fibres non coupées, délaminage, défauts, etc. Les travaux de cette thèse s'intéressent à la compréhension du comportement des structures nids d'abeilles composite (Nomex®) et métallique (aluminium) en usinage. L'enlèvement de matière par fraisage présente pour ces matériaux plusieurs verrous scientifiques et technologiques. Une analyse expérimentale a permis d'identifier dans un premier temps les phénomènes physiques mis en jeu lors de la formation des copeaux et les interactions entre les arêtes de coupe et les parois minces des cellules de la structure alvéolaire. Un intérêt particulier a été porté sur la caractérisation des défauts induits dans le matériau par les différentes parties composant la fraise, le déchiqueteur et le coteau. Deux protocoles expérimentaux ont été mis en place afin de qualifier la qualité et l'intégrité des surfaces usinées. Ils tiennent compte de la particularité des âmes en nid d'abeilles : composite ou métallique, leur géométrie alvéolaire, leur densité et l'épaisseur fine des parois. Un nouveau critère de qualité a été établi et proposé en tant qu'indicateur d'endommagement pour le suivi de l'état des surfaces alvéolaires fraichement usinées. Basée sur l'analyse statistique de Taguchi, une hiérarchisation des paramètres d'usinage et leur influence sur le comportement de ces matériaux ont été ensuite réalisées. Par ailleurs, l'usure des outils de coupe a été étudiée selon le couple outil-matériau usiné et les conditions de fraisage choisies. Comme l'a montré l'étude expérimentale, l'optimisation des paramètres d'usinage via une approche expérimentale seule est souvent longue et coûteuse. La simulation numérique peut apporter une aide complémentaire et constituer un outil intéressant pour l'analyse de la physique de la coupe des nids d'abeilles. Dans cette optique et en deuxième partie de la thèse, un modèle numérique par éléments finis a été spécifiquement développé pour la simulation du fraisage 3D des matériaux nids d'abeilles. Pour le Nomex®, deux lois de comportement mécanique couplées avec l'endommagement ont été identifiées et implémentées via la subroutine VUMAT dans Abaqus explicit. Pour simuler la formation des copeaux, deux critères de rupture (Hashin et Tsai-Wu) avec chute de rigidité ont été exploités. Les résultats du calcul numérique et ceux des essais expérimentaux ont montré une bonne concordance en termes de mécanismes de formation des copeaux, d'efforts de coupe et de modes d'endommagement.
