MODELISATION DES CONTRAINTES RESIDUELLES THERMIQUES ET DU COMPORTEMENT PLASTIQUE DES COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE PDF Download
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Author: FRANCOISE.. HUGOT
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LES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE, RENFORCES PAR DES FIBRES LONGUES OU DISCONTINUS, SONT SUSCEPTIBLES D'ETRE APPELES A UN DEVELOPPEMENT IMPORTANT DANS LES DOMAINES DE HAUTE TECNOLOGIE; CEPENDANT, PLUSIEURS QUESTIONS RESTENT OUVERTES QUANT AUX PARAMETRES QUI CONTROLENT LEURS PROPRIETES MECANIQUES: INFLUENCE DES CONTRAINTES INTERNES D'ORIGINE THERMIQUE, NATURE DU TRANSFERT DE CHARGE ENTRE FIBRE ET MATRICE, DEVELOPPEMENT DE L'ENDOMMAGEMENT DANS LE COMPOSITE. POUR APPORTER DES ELEMENTS DE REPONSE A CES QUESTIONS, NOUS AVONS TRAITE LES PROBLEMES SUIVANTS: 1) MODELISATION ANALYTIQUE D'UN COMPOSITE MONOFILAMENTAIRE AVEC DETERMINATION DES CONTRAINTES RESIDUELLES D'ORIGINE THERMIQUE ET ETUDE DE LEUR EVOLUTION LORS D'UNE TRACTION SUR L'EPROUVETTE; 2) SIMULATION PAR ELEMENTS FINIS DE LA RUPTURE DE LA FIBRE, L'INTERFACE ETANT MODELISEE PAR UNE LIGNE DE GLISSEMENT AVEC FROTTEMENT DE COULOMB. L'ETUDE DU RETRAIT ENTRE LES DEUX BOUTS DE FIBRE PERMET DE JUGER DE LA QUALITE DE L'INTERFACE; 3) MODELISATION DU COMPOSITE A RENFORTS DISCONTINUS. DANS UN PREMIER TEMPS EST TRAITE LE CAS D'UN COMPOSITE A FIBRES PARALLELES ET REPARTIES PERIODIQUEMENT ET LES PROPRIETES MECANIQUES SONT DETERMINEES EN FONCTION DE DIFFERENTS PARAMETRES: FRACTION VOLUMIQUE DES FIBRES, GEOMETRIE DU RENFORT, TAILLE DES PARTICULES. PUIS NOUS DONNONS UNE METHODE DE TYPE BORNE SUPERIEURE POUR APPROCHER LE COMPORTEMENT D'UN COMPOSITE DONT LES FIBRES SONT REPARTIES ALEATOIREMENT
Author: FRANCOISE.. HUGOT
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LES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE, RENFORCES PAR DES FIBRES LONGUES OU DISCONTINUS, SONT SUSCEPTIBLES D'ETRE APPELES A UN DEVELOPPEMENT IMPORTANT DANS LES DOMAINES DE HAUTE TECNOLOGIE; CEPENDANT, PLUSIEURS QUESTIONS RESTENT OUVERTES QUANT AUX PARAMETRES QUI CONTROLENT LEURS PROPRIETES MECANIQUES: INFLUENCE DES CONTRAINTES INTERNES D'ORIGINE THERMIQUE, NATURE DU TRANSFERT DE CHARGE ENTRE FIBRE ET MATRICE, DEVELOPPEMENT DE L'ENDOMMAGEMENT DANS LE COMPOSITE. POUR APPORTER DES ELEMENTS DE REPONSE A CES QUESTIONS, NOUS AVONS TRAITE LES PROBLEMES SUIVANTS: 1) MODELISATION ANALYTIQUE D'UN COMPOSITE MONOFILAMENTAIRE AVEC DETERMINATION DES CONTRAINTES RESIDUELLES D'ORIGINE THERMIQUE ET ETUDE DE LEUR EVOLUTION LORS D'UNE TRACTION SUR L'EPROUVETTE; 2) SIMULATION PAR ELEMENTS FINIS DE LA RUPTURE DE LA FIBRE, L'INTERFACE ETANT MODELISEE PAR UNE LIGNE DE GLISSEMENT AVEC FROTTEMENT DE COULOMB. L'ETUDE DU RETRAIT ENTRE LES DEUX BOUTS DE FIBRE PERMET DE JUGER DE LA QUALITE DE L'INTERFACE; 3) MODELISATION DU COMPOSITE A RENFORTS DISCONTINUS. DANS UN PREMIER TEMPS EST TRAITE LE CAS D'UN COMPOSITE A FIBRES PARALLELES ET REPARTIES PERIODIQUEMENT ET LES PROPRIETES MECANIQUES SONT DETERMINEES EN FONCTION DE DIFFERENTS PARAMETRES: FRACTION VOLUMIQUE DES FIBRES, GEOMETRIE DU RENFORT, TAILLE DES PARTICULES. PUIS NOUS DONNONS UNE METHODE DE TYPE BORNE SUPERIEURE POUR APPROCHER LE COMPORTEMENT D'UN COMPOSITE DONT LES FIBRES SONT REPARTIES ALEATOIREMENT
Author: BEATRICE.. LAY
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Languages : fr
Pages : 260
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LA MODELISATION DU COMPORTEMENT DES COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE A FAIT L'OBJET DE NOMBREUX TRAVAUX ET L'EFFORT ACTUEL VISE L'AMELIORATION DES TECHNIQUES DE CALCUL ET D'HOMOGENEISATION PRENANT EN COMPTE LA PLASTICITE ET L'ENDOMMAGEMENT. NOUS NOUS INTERESSONS TOUT D'ABORD A LA MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS DU COMPORTEMENT MICROPLASTIQUE D'UN COMPOSITE A MATRICE METALLIQUE, COMPORTEMENT FORTEMENT DISSYMETRIQUE EN TRACTION ET COMPRESSION ; LA DISSYMETRIE, DUE A LA PRESENCE DE CONTRAINTES RESIDUELLES THERMIQUES, DEPEND PRINCIPALEMENT DE LA MORPHOLOGIE ET DE LA REPARTITION DES RENFORTS. L'INTRODUCTION D'UNE INTERPHASE ENTRE LA MATRICE ET LE RENFORT DANS LE MODELE PERMET D'OBSERVER UNE DIMINUTION IMPORTANTE DES CONTRAINTES A LA SURFACE DES PARTICULES, CE QUI SEMBLE INTERESSANT PUISQU'EN CHARGEMENT STATIQUE LA RUPTURE COMMENCE PAR LA FISSURATION DES RENFORTS. L'INTERFACE RENFORT-MATRICE A ETE REPRESENTEE JUSQU'A MAINTENANT DANS LES MODELISATIONS, SOIT PAR UNE LIAISON PARFAITE, SOIT PAR UN CONTACT UNILATERAL AVEC UNE LOI DE FROTTEMENT DE TYPE COULOMB OU TRESCA. NOUS AVONS CONCU UN ALGORITHME ORIGINAL PRENANT EN COMPTE UN SEUIL DE DECOHESION A L'INTERFACE RENFORT-MATRICE AVANT L'APPLICATION DU MODELE DE FROTTEMENT CLASSIQUE. APRES L'ETUDE DU COMPORTEMENT OU DE L'ENDOMMAGEMENT DU COMPOSITE EN CHARGEMENT STATIQUE, NOUS NOUS INTERESSONS AU COMPORTEMENT EN FATIGUE DU COMPOSITE EN CALCULANT, GRACE A LA MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS D'UN CHARGEMENT CYCLIQUE ET A UN CRITERE DE FATIGUE, LA DUREE DE VIE DU MATERIAU SOUS SOLLICITATIONS PERIODIQUES
Author: RONITE.. LEVY TUBIANA
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Languages : fr
Pages : 167
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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DES COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE (CMM) PAR LA TECHNIQUE DE LA DIFFRACTION DES NEUTRONS ET PLUS PARTICULIEREMENT SUR L'ANALYSE DU COMPORTEMENT ELASTOPLASTIQUE DE TELS MATERIAUX. POUR CELA, NOUS AVONS TOUT D'ABORD EVALUE LES CONTRAINTES MACROSCOPIQUES DANS UN CMM A BASE ALUMINIUM RENFORCE AVEC 17% EN VOLUME DE PARTICULES DE CARBURES DE SILICIUM. L'UN DES DEUX ECHANTILLONS ANALYSES A SUBI UNE FLEXION 4 POINTS ; LES MESURES ONT ETE REALISEES APRES FLEXION. LA DIFFERENCE DES COEFFICIENTS THERMIQUE DE DILATATION IMPOSE QUE LA MATRICE SOIT EN TENSION TANDIS QUE LE RENFORT EN COMPRESSION DANS L'ECHANTILLON N'AYANT SUBI AUCUNE DEFORMATION PLASTIQUE. POUR L'ECHANTILLON DEFORME, LA REPONSE DU COMPOSITE EST REGIT PAR LA LOI DE LA RESISTANCE DES MATERIAUX APPLIQUEE A UNE BARRE FLECHIE. CES CONTRAINTES MACROSCOPIQUES SONT EN FAIT LA SOMME DE PLUSIEURS CONTRAINTES DE DIFFERENTES ORIGINES (ELASTIQUE, THERMIQUE, PLASTIQUE) : EN EVALUANT LA CONTRIBUTION ELASTIQUE PAR LE MODELE D'ESHELBY, NOUS AVONS DETERMINE LES CONTRAINTES MICROSCOPIQUES : POUR L'ECHANTILLON NON DEFORME, ELLES SONT CONSTANTES ET EQUIVALENTES DANS LES TROIS DIRECTIONS PRINCIPALES SUR TOUTE LA LARGEUR DE LA BARRE. POUR LA BARRE AYANT ETE DEFORME, ON OBSERVE UNE RELAXATION DES CONTRAINTES THERMIQUES DANS LA REGION PROCHE DE LA SURFACE. CE RESULTAT EST CONFIRME PAR LA MESURE PAR DIFFRACTION DE NEUTRONS SUR DES ECHANTILLONS DE TRACTION/COMPRESSION. ON A PAR AILLEURS OBSERVE L'INFLUENCE DES TRAITEMENTS THERMIQUE ET DE MISE EN FORME SUR CES CMM : LA CISSION CRITIQUE (ETABLI PAR UN MODELE AUTOCOHERENT) DEPEND UNIQUEMENT DU MODE DE REFROIDISSEMENT DE L'ECHANTILLON. ENFIN, UNE ETUDE A ETE REALISEE SUR DES CMM A BASE TITANE POUR LA SNECMA SUR DES INSERTS UTILISES DANS LES COMPRESSEURS DES MOTEURS D'AVIONS. L'EVOLUTION DES CONTRAINTES ENTRE LA JANTE ET L'ALESAGE EST CONFIRME PAR UNE MODELISATION AUX ELEMENTS FINIS ET CONSTITUE PAR AILLEURS LES PREMIERS RESULTATS EXPERIMENTAUX DANS CE DOMAINE.
Author: Halim Haddadi
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Languages : fr
Pages : 177
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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.
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Category : Mechanical engineering
Languages : en
Pages : 502
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Author: Filomeno Corvasce
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Category :
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: NATHALIE.. EL MAYAS THEET
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Languages : fr
Pages : 151
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LE BUT DE CETTE ETUDE EST D'ETABLIR UNE LOI DE COMPORTEMENT MACROSCOPIQUE D'UN COMPOSITE A MATRICE METALLIQUE RENFORCE PAR DES FIBRES COURTES. CE COMPOSITE EST CONSTITUE D'UNE MATRICE EN ALUMINIUM, CARACTERISEE PAR UN COMPORTEMENT ISOTROPE ELASTO-VISCOPLASTIQUE ET DE FIBRES COURTES DE SIC ELASTIQUES ISOTROPES. LA CONSTRUCTION DU MODELE S'APPUIE SUR DES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET NUMERIQUES AINSI QU'UNE APPROCHE ANALYTIQUE SUR LA LOCALISATION. UNE ETUDE EXPERIMENTALE A ETE NECESSAIRE AFIN D'OBSERVER, EN PARTICULIER, L'EVOLUTION DU DOMAINE ELASTIQUE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE, DES DEFORMATIONS PLASTIQUES ET DU TEMPS. DES ESSAIS EN TRACTION-COMPRESSION ET DES CHARGEMENTS CYCLIQUES POUR PLUSIEURS TEMPERATURES ET DANS LES DIRECTIONS D'ANISOTROPIE DU MATERIAU ONT ETE REALISES. DES CALCULS NUMERIQUES PAR ELEMENTS FINIS EN VISCOPLASTICITE REALISES SUR UNE CELLULE ELEMENTAIRE, REPRESENTATIVE DU COMPOSITE, ONT PERMIS DE QUANTIFIER LES CONTRAINTES RESIDUELLES ET LES DEFORMATIONS PLASTIQUES RESULTANT DU TRAITEMENT THERMIQUE DE FABRICATION. LA REPONSE MACROSCOPIQUE DU COMPOSITE EST ENSUITE ETUDIEE POUR DIFFERENTS CHARGEMENTS. LE MODELE THEORIQUE EST CONSTRUIT SUR LA BASE DE TECHNIQUES D'HOMOGENEISATION, EN PARTICULIER, L'HOMOGENEISATION DES MILIEUX PERIODIQUES, QUI FAIT APPEL A DES CALCULS PAR ELEMENTS FINIS, ET LA METHODE DE L'INCLUSION EQUIVALENTE PUREMENT ANALYTIQUE. UNE RELATION DE LOCALISATION GENERALISEE EST OBTENUE A PARTIR DES TRAVAUX DE DVORAK. ELLE PERMET DE RELIER ENTRE ELLES LES VARIABLES MECANIQUES GLOBALES ET LOCALES, COMME LES CONTRAINTES, LES DEFORMATIONS, ET LES DEFORMATIONS PLASTIQUES. MOYENNANT CERTAINES HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES, IL EST POSSIBLE D'ETABLIR UNE LOI DE COMPORTEMENT PUREMENT MACROSCOPIQUE. CETTE LOI DE COMPORTEMENT THERMO-ELASTO-VISCOPLASTIQUE PEUT PRENDRE EN COMPTE, LES EFFETS ET L'EVOLUTION DES CONTRAINTES RESIDUELLES DE FABRICATION AINSI QUE L'ANISOTROPIE INITIALE DU MATERIAU ET SON EVOLUTION AU COURS D'UN ECOULEMENT VISCOPLASTIQUE
Author: Mylène Deléglise-Lagardère
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 147
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Les matériaux composites à matrice polymère sont de plus en plus utilisés pour réaliser des pièces de structures épaisses. Des retraits thermique et chimique se produisent lors de leur fabrication, induisant des contraintes résiduelles. Une méthode de mesure de ces dernières basée sur la relaxation de contraintes par dissolution de couches successives de matériau est proposée. Les profils de contrainte obtenus ont été retrouvés par le calcul. L'approche proposée repose sur la prévision de l'histoire thermique de la pièce et de l'évolution du degré de polymérisation de la résine. Ensuite, le profil de contrainte est calculé en appliquant la théorie des stratifiés. L'évolution des contraintes lors de la polymérisation et l'importance de la température au pic de polymérisation ont ainsi été établies. De plus, une méthode inverse de caractérisation de paramètres thermiques induits par l'écoulement de résine est présentée. Elle permet de prédire avec précision l'évolution de la température et donc le profil de contrainte pour tout procédé de fabrication.
Author:
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ISBN:
Category : Environmental engineering
Languages : en
Pages : 522
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Book Description
Author: Emmanuel Lacoste
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 388
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Book Description
Dans cette thèse, les méthodes multi-echelles ont été utilisées afin de décrire le comportement d’un matériau composite à matrice organique, composé de bandes de renforts unidirectionnelles orientées aléatoirement dans le plan du pli. Une approche à champ moyen (modèles de Mori-Tanaka et autocoherent) a permis de calculer les propriétés mécaniques du composite via une procédure en deux étapes. Les difficultés liées a la coexistence dans le matériau de plusieurs morphologies d’inclusions ont été levées via a une généralisation du modèle autocohérent. Ce modèle a aussi permis de calculer les contraintes locales de service dans le composite. Les contraintes dans les bandes UD ont également été calculées via une approche à champ complet périodique utilisant les éléments finis, montrant ainsi les avantages et les limites des approches à champs moyens. En s’appuyant sur une description du comportement de la résine selon la température et le degré de réticulation, l'évolution des propriétés du composite et des contraintes résiduelles locales (dues au retrait thermochimique de la résine) a pu être déterminée tout au long du cycle de fabrication, pour différentes contraintes appliquées au composite. La problématique des déformations résiduelles de fabrication des pièces composites a également été abordée, en se focalisant notamment sur le phénomène de retrait angulaire des équerres du à l’anisotropie du matériau. Les éléments finis ont permis de simuler ce retrait ainsi que les interactions moule-piece, en tenant compte de l'évolution des propriétés mécaniques de l'équerre. La possibilité d’utiliser un moule composite pour cuire des pièces composites a également été évaluée
