Dissertations / Theses on the topic 'Biocomposites – Propriétés mécaniques – Rupture'
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Khalifa, Anissa. "Etude des propriétés mécaniques et de rupture d'un biocomposite à base de particules de coquillages de mer élaboré par fabrication additive." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. https://pepite-depot.univ-lille.fr/ToutIDP/EDENGSYS/2023/2023ULILN050.pdf.
Abstract:
Des filaments de biocomposites PLA chargés de particules de coquillages de mer (Huître et Moule) ont été réalisés par extrusion avec quatre taux de fraction massique de particules (5%, 10%, 15%, 20%) de granulométrie inférieure à 160 microns. Ces filaments ont été utilisés pour la fabrication additive (FA) en dépôt fondu (Fused Deposition Modeling FDM) d'éprouvettes. Des essais de caractérisation thermiques et mécaniques ont été réalisés pour comprendre le comportement de ces filaments avant leur utilisation en impression. Des observations tomographiques par rayon X mettent en évidence la distribution des particules de coquillages de mer dans la matrice PLA. Des observations de faciès de rupture par microscope sont présentées. Enfin, des analyses thermogravimétriques sont réalisées et analysées.Une stratégie d'impression a été développée pour étudier l'effet des paramètres d'impression, tels que l'angle de remplissage, l'épaisseur de couche, la température d'impression et la vitesse d'impression, sur les propriétés mécaniques des biocomposites. L'objectif a permis d'identifier les paramètres optimaux permettant d'obtenir les meilleures propriétés mécaniques sur les éprouvettes haltères (norme ASTM D638) imprimées Les résultats obtenus révélent une dispersion significative, notamment en ce qui concerne la déformation à la rupture. Une étude de la rupture sur éprouvettes SENT (Single Edge Notched Tension) imprimées avec deux angles de remplissage différents (+45/-45°, 0°/90°) a été réalisée pour déterminer la ténacité des biocomposites fabriqués en couplant les essais de traction monotone avec la méthode de corrélation d'images numériques (CIN). Cette approche a permis d'obtenir une meilleure compréhension des comportements mécaniques des biocomposites et de caractériser leur résistance à la ruptureFilaments of PLA biocomposites loaded with seashell particles (Oyster and Mussel) were produced by extrusion with four mass fraction rates of particles (5%, 10%, 15%, 20%) with particle sizes less than 160 microns. These filaments were used for additive manufacturing (AM) in Fused Deposition Modeling (FDM) of test specimens. Thermal and mechanical characterization tests were conducted to understand the behavior of the filaments before their use in printing. X-ray tomographic observations highlight the distribution of seashell particles in the PLA matrix. Microscope observations of fracture surfaces are presented. Finally, thermogravimetric analyses are performed and analyzed.A printing strategy was developed to study the effect of printing parameters such as infill angle, layer thickness, printing temperature, and printing speed on the mechanical properties of the biocomposites. The objective was to identify the optimal parameters for obtaining the best mechanical properties on printed dumbbell-shaped specimens (ASTM D638 standard). The results obtained reveal significant dispersion, especially in terms of elongation at break. A fracture study on SENT (Single Edge Notched Tension) specimens printed with two different infill angles (+45/-45°, 0°/90°) was conducted to determine the toughness of the biocomposites by coupling monotonic tensile tests with Digital Image Correlation (DIC) method. This approach provided a better understanding of the mechanical behaviors of the biocomposites and characterized their fracture resistance
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Le, Duc Anne. "Comportement et rupture de fibres cellulosiques lors de leur compoundage avec une matrice polymère." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00982245.
Abstract:
L'objectif de ce travail de thèse, réalisé dans le cadre de la Chaire Industrielle Bioplastiques financée par Mines ParisTech et Arkema, l'Oreal, Nestle, PSA et Schneider Electric, est de fournir une étude systématique sur les relations entre les conditions opératoires du procédé de compoundage et la structure de biocomposites polypropylène/fibres lin et Tencel®. En particulier, le comportement et la rupture des fibres ont été étudiés de manière détaillée pendant la mise en œuvre à l'état fondu en mélangeur interne et par extrusion bivis.Les fibres ont été observées in-situ en écoulement dans la matrice grâce à un système rhéo-optique. Ainsi, il a été montré que la décohésion des faisceaux de lin est facilitée par un rapport de forme initial plus grand. La fragmentation des fibres résulte d'un phénomène de fatigue et est provoquée par l'accumulation des déformations et de l'énergie mécanique. Au niveau de leur point de rupture, les fibres de lin et de Tencel® se déchirent et fibrillent, alors que les fibres élémentaires de lin cassent près de leurs " genoux ". Des analyses de distributions de tailles des fibres après compoundage avec la matrice ont corroboré les observations rhéo-optiques. Lorsque les conditions de mélange sont sévères, chaque " genou " devient un point de rupture et la longueur finale des fibres de lin se retrouve être égale à la longueur moyenne entre les " genoux ". Les faisceaux de lin initialement plus courts ne se dissocient et ne se fragmentent que très peu. La rupture des fibres de lin est différente en fonction de leur taille initiale et ces fibres ne conduisent pas au même comportement rhéologique pour les composites. En revanche, pour les fibres unitaires Tencel®, la taille initiale n'a que très peu d'influence sur leurs dimensions finales, à condition que les fibres ne soient pas trop longues et trop difficiles à disperser. Le temps de mélange est apparu déterminant pour préserver le rapport de forme des fibres. La déformation cumulée s'est révélée être un meilleur paramètre que l'énergie mécanique spécifique pour décrire à la fois la rupture des fibres de lin et de Tencel®. Les propriétés mécaniques en traction uniaxiale ont enfin été caractérisées et mises en relation avec les conditions de mélange et les dimensions finales des fibres.
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Randrembason, Vero. "Biocomposites amidon-cellulose : Elaboration, caractérisation et modélisation du comportement viscoélastique." Montpellier 2, 2005. http://www.theses.fr/2005MON20009.
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Martin, Nicolas André Michel. "Contribution à l'étude de paramètres influençant les propriétés mécaniques de fibres élémentaires de lin : Corrélation avec les propriétés de matériaux composites." Thesis, Lorient, 2014. http://www.theses.fr/2014LORIS355/document.
Abstract:
Ces travaux de doctorat ont été menés dans le cadre d'un contrat CIFRE entre l'entreprise Van Robaeys Frères, l'UBS et l'IFREMER. Les travaux visent à mieux comprendre certains paramètres influençant les propriétés de fibres de lin et celles de matériaux composites. Nous avons tout d'abord mis en évidence l'influence du degré de rouissage du lin sur les propriétés mécaniques des fibres de lin et celles de matériaux composites injectés lin/polypropylène. Ensuite, à l'aide d'une étude comparative, nous avons montré qu'il est possible de réaliser des matériaux composites unidirectionnels aux propriétés mécaniques très proches à partir de filasse ou d'étoupes de lin. Puis, l'influence de l'architecture de trois renforts non tissés de lin sur les propriétés mécaniques de composites à matrice thermoplastique a été soulignée. L'anisotropie des propriétés mécaniques de ces matériaux a été mise en évidence. Enfin, la connaissance des propriétés mécaniques de fibres de lin produites par l'entreprise Van Robaeys Frères a été approfondie. On note une relation directe entre les propriétés mécaniques des fibres et celles de composites à renfort unidirectionnel. La relation est plus complexe dans le cas de composites injectés à fibres courtesThis research study has been carried out during a CIFRE joint project between the Van Robaeys Frères Company, UBS and IFREMER. The work aims to improve understanding of the properties of both flax fibres and composite materials reinforced with flax.First, the influence of the degree of retting of flax fibers on the tensile properties of single fibers and short fiber/polypropylene composites has been shown.Then, the properties of scutched flax and flax tow were compared. We have shown that it is possible to reach similar tensile properties for unidirectional composite materials manufactured from the two products.Moreover, the influence of three different flax nonwoven reinforcements on the mechanical properties of thermoplastic matrix composites was studied. These materials were found to show anisotropy of tensile properties.Finally, the mechanical properties of the flax fibres processed by the Van Robaeys Frères Company were examined. A straightforward relationship was found between the tensile properties of the fibres and the tensile properties of unidirectional composite materials. The relationship is more complex for short fibre injected composites
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Ben, Ayad Mohamed. "Étude expérimentale des propriétés mécaniques (rupture) et électrique de systèmes de percolation." Nice, 1988. http://www.theses.fr/1988NICE4226.
Abstract:
Étude experimentale de la diminution de la force de rupture de feuilles métalliques minces sous traction en fonction du nombre de fissures pour une distribution aléatoire sur réseau ou pour une distribution aléatoire en position et en direction. Comparaison avec la théorie. Étude de la conductance électrique pour les deux types de distribution. Analyse du flambage pour une feuille mince contenant une fissure centrale. Étude du module de rigidité d'un réseau triangulaire de liens plastiques en fonction de la concentration de liens ôtés
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Réquilé, Samuel. "De la plante aux biocomposites : caractérisation des interfaces multiples et étude des paramètres pertinents Exploring the link between flexural behaviour of hemp and flax stems and fiber stiffness Peeling experiments for hemp retting characterization targeting biocomposites Deeper insight into the moisture-induced hygroscopic and mechanical properties of hemp-reinforced biocomposites. Interfacial properties of hemp fiber/epoxy: effect of moisture sorption and induced hygroscopic stresses Propriétés hygroscopiques et mécaniques d'un biocomposite renforcé par des fibres de chanvre." Thesis, Lorient, 2019. http://www.theses.fr/2019LORIS529.
Abstract:
Les préoccupations environnementales de l'industrie et les stratégies visant à développer un système économique plus durable suscitent un intérêt croissant pour la recherche dans le domaine des biocomposites. Le fort caractère polaire et hydrophile des fibres végétales entraîne, lors de leur utilisation comme renfort, une complexité de mise en œuvre et des limites en termes de transfert de charge à l’interface fibre/matrice. Ces verrous pour le développement des biocomposites sont les lignes directrices de ce travail de thèse s'inspirant de la présence des interfaces au sein des tiges de chanvre. L’évolution progressive de la microstructure et des propriétés mécaniques est cruciale pour l'intégrité et le fonctionnement de la tige à travers des régions de transition. Ces interfaces, potentiels maillons faibles de la structure, sont étudiées en appliquant un processus de rouissage impactant la microstructure interne et la cohésion tissulaire. Des tiges aux fibres élémentaires, l'étude du comportement mécanique des systèmes naturels est une source d’inspiration pour un transfert des principes fondamentaux des biocomposites. Visant à accroître la compréhension de l'effet de l'humidité présente dans l’environnement lors des utilisations composites, l’analyse des propriétés hygro-mécanique permet de mettre en évidence des performances optimales de composites unidirectionnels de part un effet bénéfique de la sorption d’eau. Des études à l'échelle microscopique ont permis d’attribuer une contribution importante du comportement hygroscopique aux performances de l'interface fibre/matrice par la création de contraintes résiduelles et de mécanismes d'adhésion capillaire. Généralement décrite comme un inconvénient, ce travail de recherche montre que la sensibilité à l'eau des fibres végétales ainsi que la sorption de vapeur d’eau dans un biocomposite pourraient favoriser le transfert de charge et être bénéfiques pour leurs performances mécaniquesIndustry environmental concerns and strategies to become part of a more sustainable economic system, leads to a growing interest in research on biocomposite. The strong polar and hydrophilic nature of plant fibers leads, when used as a reinforcement, to a complexity of biocomposite manufacturing and limits in terms of load transfer at the fiber/matrix interface. These major locks (fiber polarity and moisture sensitivity) for biocomposites development are the guidelines of this thesis work taking its inspiration in the design of hemp stem tissue interfaces. The multi-scale evolution of gradient microstructure and internal mechanics is crucial for the integrity and functioning of the stem through smooth transitions regions. These potential weak interfaces are investigated by applying a retting process that affect the stem internal microstructure and tissue cohesion. From the stems of agricultural crops to the hierarchical elementary fibers, studying the mechanical behavior of natural systems may serve as inspiration for a biomimetic transfer of the fundamental principles to fiber-reinforced composites. Aimed at increasing the understanding of the effect of moisture present during composite use, hygro-mechanical coupling highlights an optimum in hemp fibre-based unidirectional composites performances from a beneficial effect of moisture sorption. Deeper analysis at the micro-scale attributed a significant contribution of this hygroscopic behavior to fiber/matrix interface performances through the creation of residual stresses and capillary adhesion mechanisms. Generally described in the literature as a drawback, this research demonstrates that water sensitivity of plant fibers and moisture sorption in biocomposite could promote load transfer and be beneficial for their performance
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Osmani, Hocine. "Rupture des composites céramique-céramique à fibres." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0059.
Abstract:
Ce travail concerne l'étude des propriétés mécaniques des matériaux composites à fibres courtes : mullite (Nextel)-silice, SiC (Nicalon)-silice, Alumine (FP)-alumine, SiC (Whiskers tateho)-SiAIYON ; un composite unidirectionnel 1D :SiC (Nicalon)-mullite ; un composite bidirectionnel (tissus 2D) et des composites tri directionnels 3D : SiC (Nicalon)-silice, mullite (Nextel)-silice et carbone-carbone. Tous ces matériaux ont été élaborés par la société Aérospatiale, établissement d'Aquitaine. L'étude porte sur la caractérisation mécanique à température ambiante et à chaud (1200 °C). Les courbes R sont déterminées dans l'hypothèse d'un comportement non-linéaire non-élastique. Différentes méthodes de détermination de ces courbes sont décrites. Elles sont basées sur des mesures des compliances et d'aires sous la courbes effort-flèche. Une deuxième analyse est faite sous l'hypothèse d'un comportement des matériaux élastiques non-linéaire (KR) Les résultats présentés sont discutées en relation avec les mécanismes mis en jeu qui sont proposés à partir de l'observation des faciès de rupture. Une classification des mécanismes de rupture et des faciès qui en résultent est proposée. Les résultats montrent que le concept des courbes R et celui de KR sont des outils de compréhension et de comparaison de comportement des différents matériaux testés et permettent de dégager un ensemble de conclusions qui sont utiles pour l'optimisation des paramètres d'élaboration.
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Sukiman, Muhamad Shafiq. "Etude des propriétés mécanique et thermique des biocomposites basée sur l'homogénéisation numérique." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10218/document.
Abstract:
Ce travail de thèse porte essentiellement sur la détermination des propriétés mécanique et thermique des biocomposites HDPE-particules de bois et PET-fibres de chanvre, en utilisant des approches expérimentales, numériques et analytiques. La recherche des propriétés effectives de ces biocomposites prend en compte différents paramètres tels que la morphologie et l’orientation des fibres, d'une part, la porosité, et l’interphase, d'autre part. En effet, une étude basée sur la technique d'homogénéisation numérique a été réalisée en vue de vérifier l'influence des fibres courtes et logues sur les propriétés apparentes des différents matériaux étudiés. Aussi, des calculs numériques ont permis d'évaluer les propriétés élastiques ainsi que la conductivité thermique des biocomposites en fonction de la fraction volumique des fibres et des particules. L'objectif ultime de ce travail consiste à une modélisation de la mise en forme des biocomposites par thermoformage. En effet, une étude a été axée sur la thermoformabilité d’un coffrage en biocomposite HDPE-particules de bois, en utilisant des données expérimentales pour mieux décrire le comportement mécanique et thermique en vue d'une modélisation numérique des différentes étapes du thermoformage, en fonction de la teneur en particules de boisThis thesis work concerns the determination of mechanical and thermal properties of HDPE-wood particles and PET-hemp fibers biocomposites using experimental, numerical and analytical approaches. The search for the effective properties of these biocomposites involves different parameters such as the fiber morphology and orientation on the one hand, and the porosity and the interphase on the other. A study based on the numerical homogenization technique has been carried out in order to verify the influence of short and long fibers on the apparent properties of the different materials. Numerical calculations have also allowed the estimation of the elastic properties as well as the thermal conductivity of the biocomposites in relation to the fiber and particle volume fraction. The ultimate objective of this work consists in the modelling of the thermoforming procedure on the biocomposites. A study on the thermoformability of the HDPE-wood particles biocomposite into a formwork in relation to the wood particle content has been carried out by using experimental data of the mechanical and thermal behavior for the numerical simulation of the thermoforming procedure
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Labache, Gaëlle. "Amélioration par modification chimique de l’interface de biocomposites poly(acide lactique) – fibre courtes de lin." Caen, 2012. http://www.theses.fr/2012CAEN2004.
Abstract:
L’objectif de cette thèse est d’identifier et mettre en œuvre des modifications par voie chimique dans le but d’améliorer l’interface de composites biopolymère/fibre naturelles cellulosiques. Les premiers résultats concernent l’étude du vieillissement physique de la matrice poly(acide lactique) PLA. L’évolution des propriétés mécaniques (traction uniaxiale) et thermiques (DSC) d’éprouvettes de PLA selon la température de stockage met en évidence la rigidification et la fragilisation de la matrice avec le temps. Cette étude montre la nécessité de contrôler le protocole expérimental de mesure et notamment les paramètres de stockage pour évaluer les propriétés du PLA. L’effet de différents traitements de surface sur la morphologie et sur les propriétés spectroscopiques des fibres de lin a été évalué. La mercérisation et le blanchiment à l’eau de javel permettent d’éliminer les cires, pectines et hémicelluloses afin de révéler la couche cellulosique des fibres. L’acétylation permet de greffer des taux de fonctions acétyle satisfaisants. Néanmoins, lors de la mise en œuvre par extrusion et injection moulage d’éprouvettes, l’adhésion interfaciale n’est pas améliorée par les modifications de surface des fibres. Une seconde voie par modification chimique de PLA par extrusion réactive a donc été développée. Le greffage de cardanol à l’aide de peroxydes sur des chaînes de PLA n’a pas permis d’améliorer la qualité de l’interface des biocomposites. En revanche, l’ajout de diisocyanate aux systèmes PLA/fibres de lin augmente significativement l’adhésion entre matrice et fibres permettant d’obtenir des composites plus résistants que le PLA non chargé par création de liaisons covalentesThis project is focused on the identification of chemical modifications to improve the interface quality of biocomposites elaborated from biopolymers and natural cellulosic fibers. The poly(lactic acid) matrix chosen for the project is presented in the first part with a special attention concerning the physical aging. The evolution of thermal (DSC) and mechanical properties (tensile testing) of PLA samples depending on the storage temperature highlight strengthening and weakening of PLA with storage time. This study demonstrates the necessity to clearfully expose the experimental procedures to measure these values. The influence of various surface treatments on the morphology and on the spectroscopic properties of flax fibers has been evaluated. Mercerisation and bleaching lead to the removal of waxes, pectins and hemicelluloses and reveal the cellulosic wall of the fibres. Coupled with acetylation, different satisfiying grafting ratio are obtained. However, the interfacial adhesion is not improved by the modified fibers in the pure PLA matrix through extrusion and injection molding. A second route by matrix chemical modification via reactive extrusion has thus been developped. Cardanol grafting onto PLA chains with the help of peroxides did not lead to the improvement of the interface quality. On the other hand, the addition of diisocyanates to the PLA-fibers systems significantly increases the adhesion between the matrix and the fibers. The obtained composites are more resistant than the pure PLA matrix. The reaction mechanism involves the creation of covalent bondings between the PLA and the flax fibers via the bifunctionnal diisocyanate
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JEUNEHOMME, Sylvie. "Relations propriétés mécaniques - microstructure des aciers de structure perlitique." Paris, ENMP, 1991. http://www.theses.fr/1991ENMP0320.
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Corbin, Anne-Clémence. "Développement et analyse multi-échelle de renforts en chanvre pour applications biocomposites." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1I021.
Abstract:
Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen SSUCHY (H2020-BBI) qui vise à développer des matériaux composites 100% biosourcés, en termes de renforts et de matrices. L’objectif de cette thèse est le développement et la caractérisation multi-échelle de renforts textiles en fibres de lin et de chanvre capables de répondre aux besoins des applications industrielles visées. Les travaux se focalisent d’une part sur le développement de fils et mèches aux propriétés suffisantes pour la production de renforts par tissage. Ces fils et mèches sont caractérisés sur leurs propriétés textiles et mécaniques. A l’échelle des fibres les caractéristiques sont identifiées par la méthode de l’« Impregnated Fibre Bundle Test » (IFBT). Des renforts sont élaborés par tissage à partir de différents types de fils et l’influence des paramètres de fabrication est analysée sur les propriétés textiles, de flexion à l’état sec, de traction uniaxiale, de cisaillement plan et de mise en forme lors d’essais d’emboutissage. Ces caractérisations permettent d’établir des fiches techniques et de choisir le renfort dont les paramètres de production permettront de répondre au mieux aux spécifications de la pièce composite finale. Enfin, des plaques composites sont produites avec certains des renforts développés, puis caractérisés aux moyens d’essais de traction. Les propriétés sont comparées à celles de biocomposites renforcés de fibres naturelles issues de la littérature ou déjà commercialisésThis PhD thesis is a part of the European SSUCHY project (H2020-BBI) which aims to develop 100% bio-based composite materials, in terms of reinforcements and matrices. The objective of this thesis is the development and the multi-scale characterization of textile reinforcement made of flax fibers and hemp fibers. These reinforcements have to meet the requirements of the industrial applications of SSUCHY project. First of all, the work focuses on the development of yarns and rovings with sufficient properties for the manufacturing of the reinforcements by weaving technology. For these yarns and rovings, textile and mechanical properties are studied. At the scale of the fibers, properties are obtained by the “Impregnated Fiber Bundle Test” (IFBT) method. Reinforcements are produced by weaving technology with different types of yarns. The influence of production parameters is analyzed on textiles properties, on bending properties in dry state, on uniaxial tensile properties, on plan shear properties and on shape forming capability. These characterization steps allow to build technical data sheets and to choose the reinforcement whose production parameters enables to meet the requirements of the final composite part in the best possible way. Finally, composite plates are manufactured with some of the reinforcements developed, and characterized with tensile tests. Properties of these biocomposites materials are compared with those of biocomposites reinforce by natural fibers from literature or already available on the market
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Zarrad, Turki Inès. "Valorisation des sédiments marins dans une matrice agrosourcée : caractérisation expérimentale des biocomposites et modélisation du comportement mécanique." Thesis, Amiens, 2016. http://www.theses.fr/2016AMIE0038/document.
Abstract:
Durant ces dernières décennies, de nombreuses actions de recherche au niveau international se sont intéressées aux biomatériaux présentant d'une part des caractéristiques équivalentes voire parfois supérieures à celle des produits d'origine fossile et d'autre part le caractère renouvelable des ressources est un atout environnemental. De plus, le problème des sédiments marins et fluviaux est un problème mondial. La gestion des sédiments de dragage constitue ainsi une préoccupation générale en raison des quantités produites et de leur nuisance potentielle. Dans ce travail, une étude expérimentale est menée sur la valorisation des sédiments marins à des pourcentages variant de 0% à 20% comme une charge minérale dans une matrice agrosourcée et d'apprécier leur influence sur les propriétés physicomécaniques, thermiques ainsi que sur la durabilité des composites élaborés HESM (hémoglobine/ sédiments Marins). Les résultats montrent que le module en compression, en flexion, en traction et la résistance à la compression ont été améliorés lors de l'ajout des sédiments marins, par contre la résistance à la traction et la résistance à la flexion ont été diminuées par rapport au matériau de référence. L'étude microstructurelle a permis de justifier l'effet de l'ajout des sédiments dans la matrice sur les propriétés mécaniques. Quant à la caractérisation thermique des biocomposites, les résultats montrent l'amélioration de la stabilité thermique des composites par rapport au polymère pur. Concernant la durabilité, l'ajout des sédiments marins n’a presque pas influencé les propriétés de durabilité et que le matériau chargé ou non ne doit pas être exposé aux intempéries sans protection. La modélisation par éléments finis du comportement mécanique en compression a donné des résultats satisfaisants permettant de valoriser ce nouveau biocomposite comme un revêtement de solIn recent decades, many research activities at the international level have focused on biomaterials with one hand equivalent characteristics and sometimes even higher than that of fossil products and secondly renewability of resources is an asset environmental. In addition, the problem of marine and river sediments is a global problem. Dredged sediment management is thus a general concern because of the quantities produced and their potential nuisance. In this work, an experimental study is conducted on the development of marine sediments to percentages ranging from 0% to 20% as a mineral filler in an agro-sourced matrix and appreciate their influence on the physical-mechanical, thermal and Sustainability elaborate composite HESM (hemoglobin / Marine sediments). The results show that the compressive modulus, flexural, tensile and compressive strength were improved when the addition of marine sediments by against the tensile strength and the flexural strength were decreased compared the reference material. The microstructural study to justify the effect of the addition of sediments in the matrix on the mechanical properties. As for the thermal characterization of biocomposites, the results show the improvement in the thermal stability of the composite relative to the pure polymer. Regarding sustainability, the addition of marine sediments has not almost influenced the durability properties and the charged material or not should not be exposed to the elements without protection. The finite element modeling of the mechanical behavior in compression has yielded satisfactory results to develop this new biocomposite as a floor covering
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Bouhrara, Driss. "Comportement mécanique en rigidité et à rupture d'un matériau composite fibres-ciment." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10261.
Abstract:
Le present travail vise a apporter une contribution a l'etude du comportement mecanique en rigidite et a rupture d'un materiau composite fibres-ciment. La premiere partie, a caractere bibliographique, positionne la recherche tant du point de vue scientifique que technologique: difficultes de caracterisation de ces materiaux heterogenes, difficultes de modelisation du comportement en deformation des structures mettant en uvre ces composites, difficultes de mise en uvre de ces materiaux dans le contexte classique du genie civil. La seconde partie est consacree a l'elaboration de techniques experimentales originales aptes a identifier les differentes constantes elastiques et le comportement en rigidite des composites fibres-ciment. Dans le cas de formulations de composites modeles elaborees suivant des procedures de transformations industrielles, l'analyse experimentale est particulierement originale vis-a-vis de l'etude du comportement en deformation de plaques soumises a des chargements multiaxiaux et vis-a-vis de la representation graphique polaire apte a decrire les facteurs d'anisotropie propres au materiau. Vis-a-vis de la rupture, apres une analyse fine des mecanismes d'endommagement ou des causes de ruines des composites fibres-ciment, la recherche porte sur la validation d'un element fini fissurant apte a modeliser le comportement ultime des composites doues d'un comportement fragile soumis a des conditions de chargement uni et multi-axial. La derniere partie, synthese et conclusion, est consacree a l'analyse critique des methodes experimentales et numeriques mises en uvre, a une confrontation de la performance de ces methodes vis-a-vis de celles retenues a partir de l'etude bibliographique
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Feuerstein, Matthieu. "Influence de la microstructure sur les propriétés mécaniques de tôles d'aluminium AA5182." Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0023.
Abstract:
Dans cette thèse, des tôles laminées de deux nuances d’aluminium AA5182 ont été analysées : une nuance REF de référence et une nuance SHF avec une plus grande ductilité. Du fait se sa moindre teneur en Fe et en Mn, la nuance SHF a une fraction de particules plus faible que la nuance REF. Les interdistances entre particules sont plus petites selon DT que selon DL. La nuance REF est moins ductile que la nuance SHF et les tôles sont plus ductiles selon DT que selon DL. La première étape du modèle d’endommagement a permis de déterminer le chargement correspondant à la zone strictionnée d’une éprouvette de traction. La deuxième étape du modèle d’endommagement a consisté en la réalisation d’un modèle cellulaire dont la géométrie représente un empilement périodique de particules. Les conditions aux limites appliquées sur cette cellule correspondent au chargement déterminé dans la première étape. Les valeurs de ductilité locale obtenues ont confirmé les tendances expérimentalesIn this PhD, two grades of AA5182 aluminium rolled sheets were analyzed: the REF or reference grade and the SHF or super high formability. Due to its least Fe- and Mn-content, SHF grade has a slighter particles fraction than REF grade. Interdistances between particles are smaller along TD than along RD. REF grade is less ductile than SHF grade, and sheets are more ductile along TD than along RD. The first step of the damage model was dedicated to the loading analysis corresponding to the necked area of a tensile sample. The second step of the damage model consisted in a cellular model whose geometry represents a periodic array of particles. The boundary conditions applied to the unit cell correspond to the loading determined in the first step. The predicted values of local ductility confirmed the experimental results
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Chambolle, Damien. "Étude sur la rupture de composites à matrice métallique et à renforts discontinus : aluminium, carbure de silicium." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1990. http://www.theses.fr/1990ECAP0133.
Abstract:
L’ utilisation de composites à matrice métallique (CMM) et à renforts discontinus nécessite une bonne connaissance de leurs caractéristiques thermiques, élastoplastiques et à rupture. Certaines de ces caractéristiques ont été étudiées sur deux matériaux ayant pour matrice un alliage d'aluminium 2124 t6: renforce par 20% de trichites de carbure de silicium alignées par filage, renforce par un mélange de trichites alignées par filage et de particules de carbure de silicium (4,5% de particules). Si l'anisotropie est modérée du point de vue des caractéristiques d'élasticité, elle est plus importante pour les caractéristiques à rupture, tout particulièrement en présence de fissures. Les allongements à rupture mesurés après des essais de traction en sens long et travers sont de l'ordre de 2%. Une étude des caractéristiques en traction a 350c a permis de mettre en évidence les mauvaises caractéristiques du composite à rupture ainsi qu'une sensibilité importante aux vitesses de déformation. L’étude des micro-mécanismes de la rupture a été réalisée à l'aide d'un appareillage de traction sous microscope électronique à balayage construit au laboratoire. Nous avons utilisé des modèles micro-mécaniques afin d'interpréter l'influence de chargements thermo-mécaniques sur l'état de contrainte et de déformation à l'échelle des renforts. Puis un modèle a trois phases calculé par éléments finis a permis de construire des critères d'endommagements relies aux paramètres matériau.
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Caumes, Philippe. "Rupture d'un matériau anisotrope en conditions polymodales (le bois)." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10559.
Abstract:
On a choisi l'approximation du materiau homogene, elastique, lineaire, orthotrope pour l'etude de la propagation de fissure dans le pin maritime, sous sollicitation mixte. L'eprouvette e. N. S. Proposee par richard pour les materiaux isotropes a ete etudiee numeriquement pour un materiau orthotrope. Elle a servi de support a l'etude experimentale de la fissuration dans les 3 directions rl, tl et tr. Le calcul de la tenacite a montre un comportement du bois tres different entre la rupture en propagation longitudinale et radiale. Cette derniere presente des analogies avec la rupture d'un materiau isotrope. Le critere de rupture propose par herakovich pour les materiaux composites a ete modifie. Il donne alors des estimations convenables de la rupture du pin maritime pour les trois orientations envisagees
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Guyon, Gilles. "Prévisions de la rupture différée du Pin maritime." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10556.
Abstract:
Le comportement mecanique differe du pin maritime a ete etudie selon trois approches: etude de la propagation d'une fissure (theorie de schapery); endommagement (modele de barrett et foschi); essais de rupture differee en flexion quatre points. Deux groupes d'essai ont ete realises: determination de quelques complaisances viscoelastiques pour deux teneurs en eau en traction sous charge constante; etude du comportement a moyen terme en flexion circulaire sous charge constante dans les directions de chargement, radiale et tangentielle. La mecanique de rupture permet d'etablir des courbes previsionnelles de duree de vie pour les modes rl et tl. La decroissance de la duree de vie avec l'augmentation de la teneur en eau a ete mise en evidence. Dans les essais de flexion, la configuration tangielle assure une plus grande longevite
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Daouadji, Ali. "Modélisation de l'influence de la rupture des grains sur le comportement des matériaux granulaires." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1999. http://www.theses.fr/1999ECAP0630.
Abstract:
Notre étude porte sur la modélisation de l'influence de la rupture des grains sur le comportement des matériaux granulaires. Les applications pratiques concernent les barrages en enrochements de grande hauteur, les pieux de fondation et les tunnels de grande profondeur pour modéliser ce phénomène, nous nous sommes place dans le cadre de la théorie de l'élastoplasticité en nous basant sur le concept d'état critique, et nous avons suppose que cet etat évolue en présence de rupture de grains. Nous avons d'abord réécrit les différentes corrélations utilisées en mécanique des sols dans un cadre formel, ce qui permet de définir plusieurs classes de paramètres et d'apprécier l'influence de l'évolution de certains de ces paramètres sur les paramètres de la loi de comportement. Nous avons ensuite synthétise les principaux résultats expérimentaux qui nous ont servi pour notre modélisation. Nous avons applique cette modélisation à une loi de comportement et nous avons procédé à la simulation d'essais de laboratoire (essais de consolidation isotrope, dométriques et triaxiaux draines de compression) sur une large gamme de contraintes. Ces simulations ont été faites sur des matériaux très différents (un sable calcaire contenant beaucoup de débris de coquillages, un sable quartzique, un granite concasse). Les résultats obtenus sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Nous avons ensuite introduit le modèle dans un code de calculs par éléments finis. Une validation de l'implantation a été faite en simulant la réponse d'essais triaxiaux draines de compression. Nous avons enfin simule la construction par couches d'un remblai en enrochements de grande hauteur que nous avons comparée a la réponse donnée par le modèle n'intégrant pas l'influence de ce phénomène. Nous avons ainsi mis en évidence l'influence de la rupture des grains sur les tassements dont le profil obtenu correspond a ceux retrouves dans la littérature.
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Zarrad, Turki Inès. "Valorisation des sédiments marins dans une matrice agrosourcée : caractérisation expérimentale des biocomposites et modélisation du comportement mécanique." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2016. http://www.theses.fr/2016AMIE0038.
Abstract:
Durant ces dernières décennies, de nombreuses actions de recherche au niveau international se sont intéressées aux biomatériaux présentant d'une part des caractéristiques équivalentes voire parfois supérieures à celle des produits d'origine fossile et d'autre part le caractère renouvelable des ressources est un atout environnemental. De plus, le problème des sédiments marins et fluviaux est un problème mondial. La gestion des sédiments de dragage constitue ainsi une préoccupation générale en raison des quantités produites et de leur nuisance potentielle. Dans ce travail, une étude expérimentale est menée sur la valorisation des sédiments marins à des pourcentages variant de 0% à 20% comme une charge minérale dans une matrice agrosourcée et d'apprécier leur influence sur les propriétés physicomécaniques, thermiques ainsi que sur la durabilité des composites élaborés HESM (hémoglobine/ sédiments Marins). Les résultats montrent que le module en compression, en flexion, en traction et la résistance à la compression ont été améliorés lors de l'ajout des sédiments marins, par contre la résistance à la traction et la résistance à la flexion ont été diminuées par rapport au matériau de référence. L'étude microstructurelle a permis de justifier l'effet de l'ajout des sédiments dans la matrice sur les propriétés mécaniques. Quant à la caractérisation thermique des biocomposites, les résultats montrent l'amélioration de la stabilité thermique des composites par rapport au polymère pur. Concernant la durabilité, l'ajout des sédiments marins n’a presque pas influencé les propriétés de durabilité et que le matériau chargé ou non ne doit pas être exposé aux intempéries sans protection. La modélisation par éléments finis du comportement mécanique en compression a donné des résultats satisfaisants permettant de valoriser ce nouveau biocomposite comme un revêtement de solIn recent decades, many research activities at the international level have focused on biomaterials with one hand equivalent characteristics and sometimes even higher than that of fossil products and secondly renewability of resources is an asset environmental. In addition, the problem of marine and river sediments is a global problem. Dredged sediment management is thus a general concern because of the quantities produced and their potential nuisance. In this work, an experimental study is conducted on the development of marine sediments to percentages ranging from 0% to 20% as a mineral filler in an agro-sourced matrix and appreciate their influence on the physical-mechanical, thermal and Sustainability elaborate composite HESM (hemoglobin / Marine sediments). The results show that the compressive modulus, flexural, tensile and compressive strength were improved when the addition of marine sediments by against the tensile strength and the flexural strength were decreased compared the reference material. The microstructural study to justify the effect of the addition of sediments in the matrix on the mechanical properties. As for the thermal characterization of biocomposites, the results show the improvement in the thermal stability of the composite relative to the pure polymer. Regarding sustainability, the addition of marine sediments has not almost influenced the durability properties and the charged material or not should not be exposed to the elements without protection. The finite element modeling of the mechanical behavior in compression has yielded satisfactory results to develop this new biocomposite as a floor covering
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Bigaud, David. "Description géométrique pour la caractérisation mécanique multi-échelles de matériaux composites à renforts textiles 2D et 3D." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10223.
Abstract:
Afin de permettre l'identification des caracteristiques de rigidite et de resistance de materiaux composites a renforts textiles 2d et 3d, nous avons developpe une procedure privilegiant leur description geometrique tridimensionnelle. Une comparaison des differents modeles de prevision des proprietes mecaniques de composites a renforts textiles a montre que la modelisation des rigidites ou du comportement jusqu'a rupture d'un materiau anisotrope doit se faire a partir de sous-domaines. Dans cette these, nous developpons des techniques d'homogeneisation s'appuyant sur une approche energetique conduite a differentes echelles. A l'echelle microscopique, la minimisation d'une fonctionnelle derivee de l'energie complementaire permet d'etablir les proprietes d'un composite unidirectionnel en fonction de celles de la matrice et des filaments. A l'echelle mesoscopique, les minimisations simultanees des fonctionnelles d'energie complementaire et de deformation permettent d'encadrer les caracteristiques mecaniques ainsi que les etats de deformations et de contraintes au sein du renfort. Nous integrons a cette echelle des lois statistiques sur la rupture des fils. A l'echelle macroscopique, nous definissons finalement les caracteristiques globales en rigidite ainsi que la fonction d'endommagement de la cellule unitaire - representation locale de la geometrie du renfort. Parallelement, nous avons analyse la cinematique particuliere d'un prototype de machine de tressage cartesien afin d'etablir les lois de prevision des orientations et des repartitions spatiales des fils au sein de composites 3d. La dissection de tresses consolidees permet in fine de definir les relations dynamiques entre les parametres de conception et les caracteristiques materielles des cellules unitaires representatives du composite. La validite des modelisations proposees pour les previsions des proprietes en rigidite et a la rupture de composites a renforts textiles tisses et tresses cartesiens est confirmee par la confrontation avec des resultats experimentaux. En complement d'essais conduits sur des elements de plaques sollicites en traction et en flexion, nous proposons une procedure experimentale s'appuyant sur le dispositif de cisaillement plan d'iosipescu et les techniques d'interferometrie holographique.
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Duprey, Ambroise. "Biomécanique des anévrysmes de l'aorte thoracique ascendante : vers une prédiction personnalisée du risque de rupture." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES021/document.
Abstract:
Les anévrysmes de l'aorte ascendante sont un problème de santé publique qui peut menacer le pronostic vital par le risque de rupture ou de dissection. Actuellement, le seul critère permettant de décider d'une intervention est le diamètre maximal de l'anévrysme mesuré par le scanner. La recherche biomécanique a pour objectif de caractériser les propriétés élastiques de l'aorte et de proposer une approche patient-spécifique de l'évaluation du risque de complication. Le but de cette thèse était double. Dans une première partie, il était de déterminer les propriétés à rupture d'anévrysmes de l'aorte ascendante fraîchement excisés à partir d'un banc d'essai de tests en gonflement mis au point dans notre laboratoire. Les résultats ont permis de déterminer un index de risque de rupture basé sur l'extensibilité de l'aorte. Dans une deuxième partie, nous avons identifié les propriétés mécaniques des anévrysmes aortiques à l'aide d'un scanner dynamique préopératoire. Cette identification reposait sur la minimisation simultanée de deux fonctions coût, qui définissaient la différence entre les prédictions d"un modèle numérique et les mesures par le scanner du volume de l'anévrysme au milieu du cycle cardiaque et à la systole. Les résultats étaient corrélés à ceux des tests mécaniques en gonflement, montrant une application prometteuse du scanner dynamique pour l'identification du patient-scpécifique des propriétés mécaniques de l'aorte. Ce travail ouvre un peu plus la voie vers une évaluation patient-spécifique du risque de complication d'un anévrysme de l'aorte ascendante et vers une sélection plus affinée des patients pour la chirurgieAneurysms of the ascending aorta are a life-threatening desease by the risk of rupture or dissection. Currently, the only criterion for deciding an intervention is the maximum diameter of the aneurysm mesured from CT-scan. Biomechanical research aims to characterize the elastic properties of the aorta and to provide a patient-specific approach too assessing the risk of complications. The aim of this thesiswas twofold. In the first part, it was tocharacterize the rupture properties of freshly excised acsending aortic tissue from an inflation bench-test developed in our laboratory. The results were derived to determine a rupture risk index based on the extensibility of the aorta. In the second part, we identified the mechanical properties of aortic aneurysms using preoperative dynamic CT-scan. This identification was based on the simultaneous minimization of two cost functions, which defined the difference between the predictionsof a numerical model and the volumes of the aneurysms measured from the CT-scan in the middle of the cardiac cycle and the sytole. The results were correlated with those of the inflation tests, showing promising application of the dynamic scan for the patient-specific identification of the mechanical properties of the aorta. This work opens a little more the way for the patient-specific assessment of the risk of complications of an aneurysm of the ascending aorta and for a more refined selection of patients for surgery
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Guinot, Dominique. "Recherche des paramètres physico-chimiques qui déterminent les propriétés mécaniques des céramiques de ferrite doux." Dijon, 1990. http://www.theses.fr/1990DIJOS023.
Abstract:
Le spinelle mixte Mn#xZn#1##xFe#2O#4 est le constituant principal des céramiques de ferrite doux. Ses propriétés sont en grande partie liées à sa non-stœchiométrie en oxygène. Il est préparé à partir du mélange des oxydes Fe#2O#3, ZnO et Mn#3O#4. Les frittés sont élaborés selon la suite des opérations généralement mises en œuvre pour la fabrication des céramiques. Comme pour toute céramique les propriétés mécaniques des frittés de ferrite doux sont déterminées par les caractéristiques de leur microstructure (taille des grains, taux de porosité, propriétés des joints de grains). Parmi les différents paramètres physico-chimiques susceptibles de faire varier la microstructure, cinq ont fait l'objet d'une étude systématique. L'examen statistique de la résistance mécanique de barreaux tests et l'analyse des caractéristiques physiques et chimiques du ferrite aux différentes étapes de son élaboration ont permis de montrer que: la forte agglomération des grains de Fe#2O#3 précurseur; la sous-stœchiométrie en oxygène du spinelle préparé par cuisson à 1100#oC du mélange des oxydes (chamotte); l'activation excessive de la réaction au frittage de la chamotte par le broyage de celle-ci; la diffusion dans la céramique d'éléments étrangers venant du support de frittage, favorisent la croissance des grains de la céramique lors du frittage. La contrainte de rupture (#r) des pièces est affaiblie. Par contre, les transformations redox que subit le matériau lors du refroidissement après frittage affectent la chimie des joints de grain. Ainsi, l'oxydation du fritte favorise l'arborescence des fissures (ruptures intergranulaires) et accroit la contrainte #r.
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Martinez, Lilian. "Etude des précurseurs du comportement catastrophique des céramiques : applications au claquage diélectrique et à la rupture mécanique des alumines de tubes RF de puissance." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10045.
Abstract:
En raison de leurs bonnes proprietes dielectriques et thermo-mecaniques, les ceramiques d'alumine -al 2o 3 sont largement utilisees dans les tubes electroniques hf de puissance. Elles doivent maintenir le vide a l'interieur du tube, supporter la haute tension sans rupture dielectrique et transmettre la puissance hf sans echauffement excessif. L'etude entreprise vise a mieux connaitre les phenomenes responsables de la rupture des ceramiques qui intervient parfois au cours du fonctionnement hf du tube en reduisant brutalement sa duree de vie, afin de les maitriser. Des prelevements de ceramiques ont ete effectues sur des tubes uhf retour clients et sur des klystrons de grande puissance, ainsi qu'aux differentes etapes de fabrication du produit par thomson tubes electroniques. Leurs analyses par cathodo-luminescence, spectroscopies d'electrons (aes, eels), mesures du potentiel de surface, microscopies electroniques (sem, edx) et diffraction x, ont permis de mettre en evidence les defauts critiques amenant a la rupture et de distinguer les differents facteurs de vieillissement des alumines. Les traitements mecaniques de rectification, de polissage et de sablage sont particulierement perturbateurs de la structure du materiau fragile, en induisant un grand nombre de defauts (dislocations, zones contraintes, microfissures). Ce sont principalement ces defauts qui sont le plus a craindre car ils constituent un reservoir de pieges a electrons et a trous, se remplissant lors du fonctionnement du tube hf en faisant augmenter l'energie interne du materiau. Par leur evolution sous injection electronique, les bandes luminescentes des centres f (a 415 nm) et f + (a 330 nm) derives des lacunes-d'oxygene apparaissent comme des indicateurs du taux de remplissage des pieges. Cela resulte de la conversion des centres f en f + stimulee par le champ electrique et par la presence de pieges vides. Ainsi, une situation de pre-claquage du materiau, avec une majorite de pieges a electrons remplis, est atteinte lorsque la luminescence bleue intrinseque des centres f est detectee apres une forte evolution de l'emission uv des defauts f +. Dans les mecanismes de relaxation, cette emission a 3,8 ev interne au materiau due aux centres f + intervient dans la dynamique de depiegeage qui peut prendre un caractere catastrophique (fusion localisee, ejection de grains d'alumine, felure et rupture mecanique, claquage electrique par flashover). Base sur ces resultats de cathodoluminescence, un protocole de tests des ceramiques a ete etabli sur le site tte de thonon-les-bains permettant de selectionner les alumines aptes a fonctionner correctement sous hf. Differents traitements des ceramiques (restructuration thermique sous atmosphere controlee, nettoyage des surfaces par microbillage au sio 2, dopage du materiau au manganese et au chrome, vitrification de la surface) integrant les imperatifs technologiques de fabrication ont ete testes sous les conditions specifiques d'utilisation en hf de puissance et sont proposes pour ameliorer la fiabilite des tubes.
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Apolinario, Testoni Guilherme. "Analyse en service de la durabilité à long terme des biocomposites en environnement marin." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0046/document.
Abstract:
Ce travail a pour objectif d'analyser l'utilisation des fibres de lin en substitution aux fibres de verre dans les composites destinés au secteur du nautisme. Cette substitution nécessite une meilleure compréhension du cycle de vie des composites depuis la sélection des matériaux, incluant le procédé de mise en œuvre et jusqu'à leur vieillissement hydrique, principalement sous conditions réelles en service (exposition à l'eau, à la température et aux sollicitations mécaniques). Une étude préliminaire a été consacrée à la sélection des matériaux (tissus de fibre de lin et résine polyester) et à la comparaison entre deux procédés de fabrication des composites (infusion sous vide et thermocompression) sur la base de leurs propriétés morphologiques et mécaniques. Le comportement au vieillissement de composites renforcés de fibres de lin (CRFL) et de composites renforcés de fibres de verre (CRFV) est ensuite étudié. Un ensemble de moyens originaux ont été développés afin de suivre les évolutions de la morphologie (prise en eau, gonflement) et des propriétés mécaniques (statiques et dynamiques). Tout d'abord, le vieillissement hydrothermique des composites à base de fibre de lin et de verre est caractérisé jusqu'à leur saturation en eau. Cette étape est suivie de l'étude de la dessiccation afin de contrôler la réversibilité des propriétés physiques et mécaniques. Parallèlement, une étude particulière de ce travail a été consacrée au traitement des fibres afin de réduire leur hydrophilicité dans le composite. Le couplage hydro-thermo-mécanique est alors analysé en imposant une sollicitation de fluage au biocomposite en immersion. L'application de cette méthodologie révèle l'influence significative des sollicitations couplées. Contrairement à toute attente, la superposition d'une charge au vieillissement hydrothermique ralentit la baisse des propriétés élastiques en comparaison de la somme des effets dus aux vieillissements non-couplés. Enfin un modèle de calcul par éléments finis a été mis au point afin de prédire la diffusion hydrique au sein d'un matériau. Le modèle 2D développé intègre la morphologie réelle du composite et particulièrement l'organisation des fibres de lin dans le composite à plusieurs échelles. Cette modélisation représente la première étape dans la prédiction du comportement évolutif des biocomposites pour des conditions de vieillissement en serviceThis work aims to address a complete analysis of the use of flax fibres to substitute glass fibres in composite materials designed for nautical applications. This substitution requires a better understanding of the composites life cycle: from materials selection and processing to its hydric ageing, especially under real conditions (exposition to water, temperature and mechanical loadings).A preliminary study is devoted to the selection of materials (flax fibre fabrics and polyester resin) and to the comparison between two methods for manufacturing composites (vacuum infusion and compression moulding) through their mechanical and the morphological properties.The ageing behaviour of flax fibre reinforced composites (FFRC) and glass fibre reinforced composites (GFRC) is then studied. A set of original methods have been implemented to monitor the evolving morphology (water uptake, swelling) and mechanical properties (statics and dynamics). First of all, hydrothermal ageing of glass and flax fibre composites is characterized until water saturation. This step is followed by the study of a drying phase in order to verify the reversibility of physical and mechanical properties. In parallel, a particular issue of this work was devoted to reducing the hydrophilicity of flax fibres into composites.The hydrothermo-mechanical coupling behaviour of biocomposites is then studied by imposing a creep solicitation to biocomposites immersed in water. The application of this methodology highlighted the significant influence of the coupled solicitations. Contrary to all expectations, superimposing a load during a hydrothermal ageing slows the loss of the elastic properties in comparison with the sum of the uncoupled ageing effects.Finally, a finite element model was stablished in order to predict the hydric diffusion within the composite material. The 2D model integrates the real morphology of composites, and particularly the organisation of the flax fibres in the matrix at different scales. This modelling represents the first step in predicting the evolving behaviour of biocomposites exposed to ageing conditions
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Yaacoub, Agha Hassan. "Tolérance aux défauts initiaux : application à une fonte G.S. en fatigue." Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066828.
Abstract:
Les défauts initiaux constituent l'une des causes de rupture des pièces fabriquées en matériaux heterogenes. Le but de ce travail est le développement d'une méthode de prévision de la rupture des pièces qui prenne en compte la distribution initiale des défauts, ainsi que leur évolution. L'influence de la présence des défauts initiaux sur les conditions de rupture des matériaux heterogenes est étudiée dans le cadre de la mécanique de l'endommagement. Le comportement de ces matériaux et les conditions de localisation microscopique et mesoscopique sont analyses. Ensuite un volume élémentaire contenant un seul défaut est défini. Le critère de rupture de ce ve est étudie en fonction de l'endommagement induit. Ensuite on s'intéresse au caractère aléatoire du comportement à la rupture de matériaux contenant des défauts initiaux. Une fonction de densité de probabilité bêta est introduite pour modéliser la distribution aléatoire de taille de défauts initiaux. L'évolution de cette distribution au cours de chargement est étudie en fatigue. Une probabilité cumulée de rupture est associée à un niveau de contrainte et à un nombre de cycles. Une méthode d'identification des différents paramètres du modèle introduit est developpee et appliquée a une fonte g. S. Fournie par renault. L'identification est ensuite validée par comparaison avec d'autres résultats expérimentaux indépendants. Enfin l'influence de l'heterogeneite des contraintes et l'effet de volume sont étudies. Une étude expérimentale est mène sur des éprouvettes en flexion rotative. Un logiciel de post-traitement est développe pour permettre l'étude des probabilités de rupture d'une structure complexe. Ce logiciel est utilise pour étudier un bras de suspension d'un véhicule automobile.
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Robert-Arnouil, Jean-Paul. "Etude du comportement thermomécanique à la rupture d'une céramique technique sous sollicitations rapides." Bordeaux 1, 1986. http://www.theses.fr/1986BOR10652.
Abstract:
On se propose de caracteriser le comportement thermomecanique a la rupture d'une ceramique industrielle d'alumine obtenue par frittage naturel et soumise a une sollicitation rapide. La tenacite et la contrainte de rupture du materiau sont determinees a l'aide de la mecanique lineaire elastique de la rupture par des essais de flexion trois points statiques et dynamiques realises entre 20**(o)c et 1000**(o)c. Les vitesses de deformation varient entre 4 x 10**(-4) et 20s**(-1) et le taux de facteur d'intensite des contraintes maximum atteint est de 5 x 10**(5) mpaspm s**(-1). L'etude appronfondie de l'essai de flexion trois points dynamique permet par un modele masse-ressort a deux degres de liberte d'expliquer les phenomenes vibratoires rencontres et de determiner la tenacite de l'alumine en fonction de la vitesse de sollicitation et de la temperature, en tenant compte des effets d'inertie
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Solas, Denis. "Anisotropie des propriétés mécaniques et endommagement des alliages Al-Zn-Mg-Cu." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0226.
Abstract:
Les toles fortes en alliage d'aluminium de la serie 7000 peuvent presenter une anisotropie des proprietes mecaniques (limite d'elasticite, ecrouissage et endommagement). Ces toles sont obtenues apres laminage a chaud, mise en solution, trempe, detensionnement et traitement de revenu. Dans un premier temps, nous avons caracterise la microstructure du materiau (structure granulaire, texture cristallographique, microstructure des joints de grains. . . ). L'anisotropie des proprietes mecaniques est determinee pour differents traitements de revenu par essai de traction. L'anisotropie de la limite d'elasticite est simulee a l'aide d'un modele autocoherent elastoplastique. Ce modele permet de prevoir et de prendre en compte les contraintes residuelles du deuxieme ordre generees par le detensionnement. En ce qui concerne l'endommagement et la rupture, plusieurs mecanismes ont ete identifies en fonction du traitement de revenu et de la direction de traction. En particulier, la rupture intergranulaire se produit pour une contrainte critique qui depend du mode de sollicitation des joints de grains (traction et cisaillement) et de leur microstructure.
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François-Brazier, Joël. "Caractérisation de la tolérance à l'endommagement et de la durabilité des composites ciment-verre par des essais de flexion avec des cycles de chargement-déchargement." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10093.
Abstract:
Ce travail presente une methode de caracterisation de l'endommagement des composites a matrice cimentaire renforcee par des fibres de verre (ccv), puis une etude comparative de la durabilite et des proprietes mecaniques de deux ccv, notes 5/5 et vtx-ccv, renforces par des fibres de verre alcali-resistant. Ils se differencient par la substitution (vtx-ccv) ou non de metakaolin selectionne au ciment. La bibliographie dresse un apercu des progres accomplis pour ameliorer la tenacite et la durabilite des ccv, et presente les insuffisances des tests actuels de caracterisation mecanique, notamment pour analyser les mecanismes d'endommagement au cours de la rupture. La methode proposee, basee sur l'essai de flexion, utilise une acquisition et un traitement informatiques des donnees pour mesurer la tenacite du materiau. Une procedure de cycles de chargement-dechargement permet de suivre jusqu'a la rupture complete des evolutions de l'energie d'endommagement, de l'energie de frottement et de l'energie que peut restituer le materiau. Une nouvelle methode d'analyse d'amplitudes en emission acoustique contribue a caracteriser le developpement des endommagements. L'etude de la durabilite des proprietes mecaniques conclut a la tres nette superiorite du vtx-ccv, systeme contenant du metakaolin. Celle de l'endommagement au cours de la rupture met en evidence les mecanismes successifs predominants intervenant pour un ccv soit tenace, soit fragile, et etablit une correlation entre les reponses acoustique et mecanique. L'effet d'un preendommagement mecanique a l'etat jeune sur les proprietes mecaniques a long terme d'un ccv est analyse. Enfin, le principe d'une methode de controle de qualite pour deceler l'existence d'un endommagement mecanique est propose
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Haied, Abdelhamid. "Étude expérimentale de la rupture en mode localisé dans un gré." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10178.
Abstract:
Le mémoire porte sur l'étude expérimentale de la localisation des déformations en bandes de cisaillement dans un grès. Divers chemins de sollicitations, en conditions axisymétriques, ont permis de caractériser le comportement mécanique de ce matériau. Il s'agit d'une roche initialement isotrope, dilatante et susceptible à la microfissuration. Les essais cycliques ont permis de quantifier l'endommagement et la dégradation anisotrope du matériau sous chargement monotone ou répète. La procédure expérimentale mise en oeuvre pour la détection de la localisation consiste à déterminer la perte d'homogénéité des déformations par l'anisotropie de la dilatance. Un dispositif de mesure est mis au point. Le protocole expérimental est appliqué sur des échantillons prismatiques d'abord sans, puis avec une imperfection (petit trou circulaire). Les seuils de localisation en contraintes et en déformations, ainsi que les caractéristiques des bandes de localisation (orientations et épaisseurs) ont été déterminées pour l'ensemble des essais. L'imperfection a permis entre autres des corrélations substantielles, obtenues au moyen de mesures locales. L'influence due à la présence et à la taille de cette imperfection introduite a été étudiée tant sur la localisation que sur son implication dans les mécanismes de la rupture fragile. Dans le même esprit, l'effet de l'épaisseur des plaques rectangulaires, et de la forme géométrique des éprouvettes (cylindre-prisme) ont fait l'objet d'une étude parallèle, détaillée. L'examen visuel et microscopique (M. E. B. ) des échantillons déformés, déchargés à des niveaux élevés de la contrainte déviatorique montre que l'interaction entre les fissures orientées parallèlement à l'axe de chargement et la distribution hétérogène des contraintes locales constituent le facteur principal qui contrôle la formation des bandes de localisation dans le grès soumis à l'essai de compression triaxiale.
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Villechaise, Bernard. "Mécanique des contacts : élasticité et rupture : document de synthèse." Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO19043.
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Wahyudi, Herman. "Étude des propriétés mécaniques des matériaux argileux en relation avec leur organisation à différentes échelles." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1991. http://www.theses.fr/1991ECAP0205.
Abstract:
On a étudié en fonction des champs de contraintes et déformations provoquées par des chargements mécaniques monotones (essais triaxiaux classiques et dométriques) le comportement mécanique de deux matériaux argileux (kaolinite jaune, bentonite verte). L'évolution de la forme, de la taille, de la densité ainsi que de l'orientation des particules argileuses ont été mis en évidence par microscopie électronique à balayage et à transmission. A l'échelle microscopique, les résultats ont montré qu'ils existaient une délamination et une création d'une anisotropie dans l'organisation des particules lors des écrasements mécaniques monotones notamment sous chargement unidimensionnel. L'évolution des micropores réalisés par la porosimétrie au mercure et l'evolution de la surface spécifique des argiles trouvées par l'éthylène glycol en fonction de la déformation axiale ont permis de renforcer les resultats des microscopes électroniques. L'autre objectif de cette recherche expérimentale a été de mieux comprendre le mécanisme de la formation des plans de cisaillement. Les microscopes électroniques et optiques et le scanner X montrent des différences d'organisation des particules argileuses importantes aussi bien dans la zone juste a cote de la fissure que dans la masse de l'échantillon loin du plan de fissure. Ceci dépend également de la consolidation du matériau normalement ou fortement surconsolidé. Des différences de teneur en eau ou de densité de l'échantillon global indiquent que le matériau est hétérogène âpres rupture
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Atig, Dyhia. "Propriétés physiques et mécaniques de l’hydrate de méthane à l’échelle du pore." Thesis, Pau, 2019. http://www.theses.fr/2019PAUU3021.
Abstract:
Les hydrates de gaz sont des composés cristallins stables à haute pression et à basse température, très répandus sur terre, notamment dans les fonds marins au niveau des marges continentales, où ils contribuent à la stabilité des sédiments par leur cohésion et leur adhésion aux surfaces minérales. Cependant, le comportement mécanique des hydrates en soi a été peu ou pas étudié à l’échelle du pore. L’objectif de cette thèse est d’étudier les conditions de stabilité et les propriétés mécaniques en traction de l’hydrate de méthane à l’échelle du pore, dans une configuration comparable à celle qu’on peut trouver dans les milieux poreux sédimentaires.Ici, nous étudions d’abord par microscopie optique les conditions de formation, de croissance et de dissociation de l’hydrate de méthane à l’interface eau/CH4 dans un micro-capillaire en verre utilisé à la fois comme un pore modèle et comme une cellule optique résistante à haute pression et à basse température. Ensuite, en développant une méthode originale in situ et sans contact : "dépression thermo-induite" on détermine les propriétés mécaniques en traction d’une coquille polycristalline d’hydrate de méthane. L’hydrate est nucléé à basse température sur l’interface eau/CH4, qui est rapidement recouverte d’une "croûte" polycristalline d’hydrate. À partir de cette croûte, l’hydrate pousse de part et d’autre de l’interface : dans l’eau sous forme "d’aiguilles" cristallines, dans le gaz, sous forme de "filaments" cristallins, et enfin entre le substrat et le gaz sous forme d’un "halo". Le halo qui est un film polycristallin avançant sur le substrat, en chevauchant un film d’eau, ralentit et finit par s’immobiliser et s’accrocher au substrat. À partir de ce moment, "la coquille" polycristalline, constituée de la croûte et du halo, forme une barrière entre l’eau et le gaz. Les tests de traction sont effectués par génération d’une dépression dans le compartiment eau en augmentant la température à pression de méthane constante.Les propriétés élastiques en traction de la coquille (module élastique et contrainte de rupture) sont déterminées en fonction de la taille des grains, contrôlée ici par les deux paramètres : le sous-refroidissement par rapport à la température d’équilibre, et le temps de mûrissement. On trouve un comportement élastoplastique à caractères ductile et fragile mélangés. Nos données de contrainte de rupture s’insèrent dans un écart de cinq ordres de grandeurs de taille de grain, et de trois ordres de grandeurs de la contrainte de rupture (entre des données de simulation à l’échelle nanomètrique et des données expérimentales à l’échelle millimétrique). L’effet de taille de grain sur la contrainte de rupture de l’hydrate de méthane peut être un facteur contribuant à la déstabilisation des pentes continentalesGas hydrates are ice-like crystals stable at high pressure and low temperature. They are ubiquitous on earth, notably at the edges of continental shelves, where they contribute to the mechanical stability of marine sediments, by hydrate cohesion and hydrate adhesion to mineral particles. However, the mechanical behavior of gas hydrates at pore scale has been hardly or not at all studied. The purpose of this thesis is to study the stability conditions and the tensile mechanical properties of methane hydrate at pore scale in a representative pore habit of gas hydrate in a sedimentary medium.Here, using optical microscopy, first the formation, growth and dissociation conditions of methane hydrate are investigated across a water/CH4 interface in glass micro-capillaries used both as a pore model and as an optical cell resisting high pressure and low temperature. Then by developing a contactless and an in situ method, "thermally induced depressing", tensile mechanical properties of polycrystalline methane hydrate shell are determined. At low enough temperature, the hydrate nucleates as a polycrystalline "crust" over the water/CH4 interface. From this crust, the hydrate continues growing on both sides of the interface: in the water as "needle like crystals", in the gas as "hair like crystals", and finally between the gas and the substrate as a polycrystalline film, the "halo". The halo advances slowly on the substrate, riding over a water film, and comes to rest and adheres to the substrate. From then on, the "shell" (crust and halo) isolates the water from the gas. Tensile tests are carried out by generating a depression in the water compartment by increasing temperature at constant methane pressure.Tensile elastic properties of the shell (elastic modulus and the tensile strength) are determined as a function of the grain size, controlled here by two parameters, supercooling compared to the equilibrium temperature and the annealing time. We find elastoplastic behavior, with mixed ductile and brittle characteristics. Our data on tensile strength contribute to fit the gap of five orders of magnitude of grain size, and three orders of magnitude of tensile strength (between molecular simulations at nanometre scale and current experiment at millimetre to centimetre scale). The effect of grain size on the tensile strength of methane hydrate could be a factor contributing to the destabilization of continental slopes
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Nazarenko, Emmanuel. "Comportement à rupture d'un composite à fibres céramiques et matrice vitrocéramique sous sollicitations statiques et dynamiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0269.
Abstract:
Cette étude a porté sur le comportement à rupture d'un composite à fibres SiC et matrice LAS sous sollicitations statiques et dynamiques. Une caractérisation microstructurale permet d'accéder aux principaux paramètres qui gouvernent le comportement du composite: la résistance des fibres se situe entre 500 et 1700 MPa selon les nuances et la contrainte de cisaillement interfaciale entre 2 et 25 MPa. Les essais de caractérisation quasi-statique classent les nuances en deux familles, les composites quasi-fragiles, aux performances très faibles, et les composites non fragiles. Les caractéristiques, mesurées en flexion trois points, s'échelonnent de 200 à 650 MPa en contrainte à rupture et de 2 à 75 kJ. M-² en énergie de rupture. La caractérisation en régime de sollicitation dynamique fait appel à des essais de flexion trois points dynamique. Le dispositif expérimental, basé sur le principe des barres d'Hopkinson, est analysé. Ces essais donnent accès aux valeurs de contrainte et d'énergie de rupture dynamiques, qui sont plus élevées que les valeurs statiques dans le cas des matériaux les plus fragiles et du même ordre pour les matériaux les plus résistants. Les valeurs mesurées sont discutées à la lumière de l'observation microfractographique et de modèles adaptés. Les variations de comportement entre régime statique et régime dynamique sont attribuées à des variations de comportement de l'interface fibre-matrice en fonction de la vitesse de glissement interfacial. La conclusion principale de l'étude porte cependant sur la faible différence entre les performances statiques et dynamiques des composites SiC-LAS, cette différence étant surtout sensible sur les nuances les moins performantes
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Chafra, Moez. "Comportement mécanique des matériaux composites fibres et tisses (modélisation tridimensionnelle, endommagement et rupture)." Paris, CNAM, 1994. http://www.theses.fr/1994CNAM0192.
Abstract:
Dans cette étude une modélisation tridimensionnelle est entreprise sur les matériaux composites avances a fibres tissées. Notre théorie tient compte des caractéristiques de chargement (type et direction) et du comportement plastique ou élastique non-livraison du composite. La forme incrémentale pour les déformations et les contraintes permet le calcul pas a pas avec un chargement quelconque décompose lui aussi en incréments. Pour le comportement en élasticité linéaire et non linéaire nous proposons un modèle qui permettrait d'identifier les caractéristiques mécaniques a différents angles a l'aide d'une surface quadratique a iso-deformation. Pour la partie endommagement et rupture nous introduisons un tenseur d'endommagement oriente non symétrique qui dépend du niveau de déformation plastique. Le critère de rupture de Hill est repris et réactualise avec des paramètres dépendant du type de chargement
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Borchani, Karama. "Développement d'un composite à base d'un polymère biodégradable et de fibres extraites de la plante d'Alfa." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES010/document.
Abstract:
Cette étude constitue une contribution à la recherche de nouveau matériau composite originaire des ressources naturelles végétales. Elle vise alors à l’exploitation des fibres naturelles extraites de la plante d’Alfa avec une matrice biopolymère thermoplastique de type Mater-Bi® afin d’élaborer des biocomposites. Trois types de fibres courtes extraites de la plante d’Alfa sont préparés ; non traitées et traitées par un traitement alcalin à 1 et 5%. Les diverses techniques utilisées pour la caractérisation des fibres ont révélé une augmentation de la rugosité, du taux de cellulose, de l’indice de cristallinité ainsi de la stabilité thermique après le traitement alcalin. Les matériaux composites sont préparés par extrusion bivis suivi d’une opération d’injection en faisant varier le pourcentage des fibres de 0 à 25%. Les analyses thermiques des biocomposites ont montré un accroissement significatif de la vitesse de cristallisation suite à l'incorporation des fibres d’Alfa ainsi une amélioration de la stabilité thermique pour les matériaux à base de fibres traitées. La résistance à la traction et le module de Young des biocomposites ont augmenté alors que la ténacité et l’allongement à la rupture ont diminué avec l'augmentation du taux de fibres. Les micrographies MEB des surfaces fracturées indiquent une bonne adhésion entre la matrice et les fibres d’Alfa traitées ou non. L’étude de la cinétique de cristallisation des différents biocomposites a prouvé le fort effet nucléant des fibres d’Alfa traitées ou nonThis study is a contribution to the search for new composite material from vegetable natural resources. It aims at the exploitation of natural fibers extracted from the Alfa plant with a bioplastic of the Mater-Bi® type in order to develop biocomposites. Three kinds of short fibers extracted from Alfa plant were prepared; untreated, 1% and 5% alkali treated. The various techniques used for fibers characterization showed an increase in the roughness, cellulose level, crystallinity index and thermal stability after the alkali treatment. The composite materials were prepared by twin screw extrusion flowed by an injection operation by varying the fiber contents of 0 to 25%. Thermal analysis showed significant increase of the crystallization rate with the incorporation of Alfa fibers and enhancement of thermal stability by alkali treatment. Modulus and tensile strength of biocomposites also improved whereas toughness and elongation at break decreased upon increasing the fibers fraction. Scanning electron microscopy (SEM) on fractured surfaces indicated good adhesion between the matrix and the treated or untreated Alfa fibers. The study of crystallization kinetics of biocomposites showed strong nucleating effect of treated or untreated Alfa fibers
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R'Mili, Mohamed. "Application de la mécanique de la rupture au composite carbone-carbone bidirectionnel." Lyon, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISALA028.
Abstract:
Le travail présenté traite de l'application de la mécanique de la rupture au cas des composites carbone-carbone 2D. Le comportement du matériau n'est pas parfaitement fragile et ne peut de ce fait, être décrit par un paramètre unique, mais plutôt par une courbe de résistance à la propagation de la fissure, en fonction de son accroissement. Différentes méthodes de détermination de cette courbe sont décrites. Elles sont basées sur des mesures de complaisances, et d'aires sous la courbe charge-déplacement. Le matériau étudié est un composite carbone-carbone 2D élaboré par la S. E. P. Et la propagation de la fissure est 6tudi6e Suivant les deux configurations : fissure perpendiculaire au renfort, fissure parallèle au renfort. Les résultats montrent que l'analyse non linéaire est plus adaptée. Il apparaît que les courbes de résistance obtenues sont une propriété intrinsèque du matériau.
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Hamdani, Djelloul. "Comportement mécanique d'assemblages de tôles d'acier galvanisé sollicités en mode d'ouverture à différentes vitesses : influence des traitements de surface et des épaisseurs de joint de colle." Compiègne, 1988. http://www.theses.fr/1988COMPD143.
Abstract:
Dans ce travail, nous avons déterminé les corrélations entre un test de détermination de la résistance de l'assemblage collé basé sur les principes de la mécanique de la rupture, et, des mesures d'énergie de surface et de rugosité caractérisant l'état de surface du substrat en acier galvanisé. La corrélation montre qu'une action conjuguée des deux paramètres rugosité et énergie superficielle du substrat peut optimiser l'énergie de propagation. L'effet de la vitesse de sollicitation (0. 5, 5, 50 et 500 mm/mn) ainsi que celui de l'épaisseur de joint (720, 360, 180 et 120 um) a été observé. En terme d'énergie de rupture la vitesse et l'épaisseur semblent avoir le même effet sur la résistance de la structure collée. L'émission acoustique a été utilisée pour détecter l'amorçage microscopique et suivre l'évolution de la fissure en cours de propagationIn this study we have been tenting to bind a surface property (roughness and surface energy) of galvanised steel which it prepared of four different treatments (cleaning attack acid and basic, parcodine) with a mechanical behaviour of adhesively bonded assemblies. The bind show which conjugate roughness and superficial energy action of substrate can be optimised the propagation energy. The effect of solicitation rate (0. 5, 5, 50 and 500 mm/mn) and adhesive bond thickness (720, 360, 180 et 120 um) have been observed. For propagation energy term, the solicitation rate and adhesive bond thickness seems to that have a same effect on adhesively bonded structure toughness. For the characterization of the beginning of the microscopic damage and of the crack propagation, we have, in parallel with the test, recorded the acoustic emission from the specimen
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Voicu, Raluca. "Évolution microstructurale à haute température et propriétés mécaniques d'aciers austénitiques Fe-Cr-Ni." Toulouse, INPT, 2008. http://www.theses.fr/2008INPT132G.
Abstract:
Les aciers austénitiques inoxydables HP40 1010 Nb sont utilisés pour la fabrication des tubes reformeurs utilisés dans l'industrie pétrochimique et en particulier par Air Liquide pour la réaction de craquage de l'hydrogène. Ces tubes constituent les composants essentiels des usines productrices d'hydrogène. La conception des tubes prévoit une durée d'exploitation d'environ 11 ans. Cependant, le fonctionnement des installations dans des conditions plus sévères diminue fortement la durée de vie de ces composants. La combinaison de facteurs tel que des surchauffes locales, un champ de contrainte complexe (induit par la thermique, la pression interne des gaz et le poids des tubes), un environnement corrosif à l'intérieur et oxydant à l'extérieur des tubes peut conduire à la rupture prématurée de ces pièces. L'objectif de cette étude est donc de comprendre les couplages entre le vieillissement microstructural et le comportement mécanique en fluage afin d'établir un nouveau critère de fin de vie des tubes reformeurs. Les examens microstructuraux des structures vieillies ont permis de souligner l'effet de plusieurs facteurs importants dont la composition chimique et de l'environnement ainsi que d'établir un diagramme TTT pour ces nuances d'aciers. L'étude systématique du comportement mécanique en fluage nous a permis de mettre en évidence plusieurs facteurs qui influencent la durée de vie de ces alliages dont le vieillissement et un changement de mécanisme de fluage au passage des fortes aux faibles contraintes. Les observations métallographiques et la quantification de l'endommagement ont confirmé les résultats de fluage. Un critère de fin de vie a pu être établi en intégrant ces données. Enfin, nous avons proposé deux protocoles de chargement thermique afin d'optimiser le temps à ruptureThe HP40-Nb modified austenitic stainless-steels are used for reformer tubes fabrication in the refining, petrochemical and fertilizer industries, and especially by Air Liquide for cracking reaction of hydrogen. These tubes are the main components of hydrogen production plants. The tubes are designed for exploitation duration of around 11 years. Nevertheless, the operation of the facilities under more severe conditions leads to a greatly decreases the lifetime of these components. These tubes are prone to various degradation mechanisms. The combination of factors such as local overheating, a complex stress field (induced by the heat, the internal gas pressure and weight of the tubes), a corrosive environment inside and an oxidant atmosphere outside of the tubes can lead to premature rupture, braking of these parts. The objective of this study is to understand the coupling between the microstructural aging and mechanical behaviour in creep regime in order to establish a new criterion for end of life of reformer tubes. Microstructural examinations of aged structures have allowed to highlight the effect of several important factors, like the chemical composition and the environment, and to establish a TTT diagram for these steel grades. The systematic study of the creep mechanical behaviour has enabled to identify several factors that influence the lifetime of these alloys, like aging and a change of creep mechanism when passaging from high to low stress levels. Metallographic observations and quantification of the damage confirmed the creep tests results. A criterion for the end of life has been established by integrating these data. Finally, we proposed two thermal loading protocols to optimize the time to rupture of these tubes
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Tanguy, Morgane. "Contribution à l’étude de matériaux composites à matrice polypropylène et renforcés par des fibres végétales : de la fibre à la pièce automobile." Thesis, Lorient, 2016. http://www.theses.fr/2016LORIS425.
Abstract:
Cette thèse a été financée par l’équipementier automobile Cooper Standard afin de développer des éléments de pièces automobiles en polypropylène (PP) renforcés par des fibres végétales. Son objectif majeur est d’identifier les paramètres clés permettant l’obtention de composites performants pour ensuite les développer industriellement. Une grande diversité de parois végétales a été testée mécaniquement, étape primordiale pour l’analyse du comportement des composites. Les fibres sélectionnées ont ensuite été mélangées au PP et l’étude du compoundage a mis en évidence son impact sur les propriétés des futurs composites et la difficulté de mélanger des fibres végétales dans une matrice fondue. Les compounds PP/fibres végétales ont ensuite été transformés par extrusion et les travaux menés ont permis de développer des composites renforcés par des fibres de bois respectant le cahier des charges de Cooper Standard. Une comparaison entre l’injection et l’extrusion a souligné l’effet de la mise en œuvre sur les propriétés mécaniques et la microstructure des composites. Des composites modèles unidirectionnels renforcés par des fibres longues ont permis de comprendre les mécanismes de renforcement d’une matrice polypropylène par des fibres végétales de jute et de lin, et ont mis en évidence l’importance des propriétés mécaniques des constituants. Au contraire des composites injectés et renforcés par des fibres courtes de lin et de jute ont, eux, montré la prépondérance de la microstructure, par rapport aux performances des fibres, sur les propriétés mécaniques des piècesThis thesis was funded by the automotive supplier Cooper Standard to develop auto parts in polypropylene (PP) reinforced with plant fibers. Its major objective is to identify key parameters for obtaining high performance composites and then develop industrially. A great variety of plant cell walls was tested mechanically, critical step for the composite behavior analysis. The selected fibers were then mixed in PP and the study of compounding highlighted its impact on the properties of future composite and the difficulty of mixing plant fibers into a molten matrix. The compounds PP / vegetal fibers were then processed by extrusion and the work carried out has allowed the development of composite reinforced with wood fibers respecting the specifications of Cooper Standard. A comparison between extrusion molding and injection molding has showed the effect of molding process on mechanical properties and microstructure of composites. Unidirectional composites models reinforced with long fibers helped to understand the mechanisms of strengthening of a polypropylene matrix with jute and flax fibers, and highlighted the importance of constituents’ mechanical properties. Unlike injected composites and reinforced by short jute and flax fibers have them, showed the predominance of microstructure, compared with the performance of the fibers, on the mechanical properties of the parts
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Kapinga, Kalala Iris, and Kalala Iris Kapinga. "Caractérisations structurale et mécanique du massif rocheux de la fosse Tiriganiaq du projet Meliadine à l'aide de la modélisation synthétique du massif rocheux." Master's thesis, Université Laval, 2013. http://hdl.handle.net/20.500.11794/24903.
Abstract:
Ce mémoire porte sur l’application de la modélisation du massif rocheux synthétique (SRM) à la caractérisation du massif rocheux fracturé de la fosse Tiriganiaq du projet minier Meliadine. Les conditions structurales in-situ ont été représentées à l’aide de la modélisation des systèmes de fractures (FSM). Les résultats ont permis de définir un volume élémentaire représentatif (REV) du massif rocheux égal à 7,5 m x 15 m x 7,5 m. L’approche a également permis de quantifier l’impact de la variation des propriétés géométriques du FSM sur le comportement mécanique du massif. Les analyses paramétriques des propriétés géométriques du SRM font ressortir que le comportement du massif rocheux est particulièrement sensible à une variation de l’intensité des fractures (P32), de l’aire des fractures et du pendage de la foliation. De plus, la résistance en compression uniaxiale est fortement anisotrope.Ce mémoire porte sur l’application de la modélisation du massif rocheux synthétique (SRM) à la caractérisation du massif rocheux fracturé de la fosse Tiriganiaq du projet minier Meliadine. Les conditions structurales in-situ ont été représentées à l’aide de la modélisation des systèmes de fractures (FSM). Les résultats ont permis de définir un volume élémentaire représentatif (REV) du massif rocheux égal à 7,5 m x 15 m x 7,5 m. L’approche a également permis de quantifier l’impact de la variation des propriétés géométriques du FSM sur le comportement mécanique du massif. Les analyses paramétriques des propriétés géométriques du SRM font ressortir que le comportement du massif rocheux est particulièrement sensible à une variation de l’intensité des fractures (P32), de l’aire des fractures et du pendage de la foliation. De plus, la résistance en compression uniaxiale est fortement anisotrope.
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Volozinskis, Xavier. "Étude de la résistance à la fissuration d'un matériau hétérogène anisotrope appliquée à l'optimisation du processus de fabrication du papier." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10618.
Abstract:
L'analyse micromecanique de la degradation sous charge montre que l'amorce de la rupture du papier est provoquee par l'existence de defauts inherents a la structure fibreuse de la feuille. L'application des regles de la mecanique de rupture a ce probleme apparait valide tant du point de vue theorique que sur le plan experimental. Les conditions restrictives sont precisees et une geometrie optimale d'eprouvette est definie. De plus, l'analyse comparative de plusieurs methodes approchees d'evaluation des criteres de fissuration conduit a choisir de determiner l'integrale de rice par la methode de rice, paris et merkle. Enfin, on met en evidence le role preponderant des parametres de fabrication: raffinage et sechage sur le facteur d'intensite de contrainte et l'integrale de rice
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Cherait, Yacine. "Contribution à l'étude et l'optimisation des bétons renforcés de fibres de fonte amorphe." Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10045.
Abstract:
Ce travail a pour objet l'etude des proprietes du beton renforce de fibres de fonte amorphe et l'optimisation de sa formulation. Une determination analytique de la compacite maximale d'un melange de grains est d'abord etudiee a l'aide du modele lineaire et compacite. Des essais effectues sur grains spheriques conduisent a de nouvelles expressions des fonctions d'interaction f et g. Une extension du modele est presentee pour le cas de melanges fibres. Une recherche experimentale de la formulation du beton de fibres est ensuite faite, en examinant l'influence de la longueur et du dosage en fibres ainsi que du type de granulats. Une comparaison des resultats experimentaux obtenus a ceux d'autres methodes de composition ainsi qu'aux valeurs previsionnelles du modele lineaire fait apparaitre un ecart sensible pour ce dernier. Enfin, les essais mecaniques concernant l'apport des fibres de fonte montrent que la resistance en compression est peu affectee; par contre, les augmentations sensibles sont observees en flexion et en cisaillement
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Cordonnier, Tiphaine. "Tenue mécanique d'interfaces modèles dans les alliages Fe-40%at. Al (ordonnés B2)." Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0010.
Abstract:
Le développement des alliages FeAl est fortement limité par leur fragilité intergranulaire à température ambiante, fragilité supposée due à une faible cohésion intrinsèque des interfaces. Jusqu'à présent, seul le dopage en bore permettait de renforcer ces joints dits faibles. Nous avons caractérisé la tenue mécanique d'interfaces de flexion d'axe <100> dans des alliages binaires ou dopés en bore. Les résultats indiquent que le bore supprimerait la rupture intergranulaire en facilitant le transfert du glissement aux interfaces. De plus, contrairement à ce qui est communément admis, toutes les interfaces, même binaires, présentent une haute cohésion, suffisante pour éviter la rupture intergranulaire. Les interfaces de flexion d'axe <100> sont donc spéciales au regard de la fissuration, le plan du joint jouant un rôle fondamental dans sa tenue. L'existence de ces interfaces de haute cohésion permettrait d'améliorer les propriétés des alliages FeAl via une "ingénierie des interfaces"Use of FeAl alloys is still severely limited by their room temperature intergranular brittleness, assumed to be due to a low intrinsic cohesion of the interfaces. Until now, doping with boron was the only way to reinforce these weak boundaries. The fracture behaviour of some special boundaries, with <100> symmetric tilt boundary, pure or doped with boron, was characterized. Results indicate that boron would suppress intergranular fracture by improving slip transfert across the grain boundaries. Then, and on the contrary to the common knowledge, boundaries of B-free bicrystals exhibit a cohesion high enough to avoid intergranular fracture. <100> tilt boundaries are thus special boundaries regarding fissuration resistance, with grain boundary plane playing a major role. The existence of such highly cohesive interfaces opens a new way to efficiently modify macroscopic behaviour of B-free FeAl through a "grain boundary engineering" approach
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Toulemonde, Paul-Aymé. "Etude de la relation microstructure/propriétés mécaniques jusqu’à rupture des propergols composites : Caractérisation expérimentale et modélisation micromécanique par éléments finis." Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0038/document.
Abstract:
Ce travail de thèse vise à identifier les mécanismes par lesquels la fraction volumique de charges, la distribution de tailles des charges, le comportement mécanique du liant et les propriétés d’adhésion liant/charge des propergols composites influent sur le comportement mécanique jusqu’à rupture de ces matériaux. Des calculs de microstructures 2D par éléments finis sont mis en œuvre pour caractériser qualitativement l’évolution de la microstructure du composite au cours d’une sollicitation de traction uniaxiale à faible vitesse de déformation. Ils prennent notamment en compte un modèle de zone cohésive pour représenter la décohésion à l’interface liant/charge et un critère original de ruine de la microstructure. Les résultats numériques sont favorablement comparés aux tendances obtenues expérimentalement sur propergols composites industriels et modèles. Par ailleurs, une validation de l’approche qualitative précédente est conduite en effectuant une confrontation quantitative du comportement mécanique et de la variation volumique d’un composite modèle, obtenus par simulation de microstructures 3D et par caractérisations expérimentales. Enfin, la tenue du propergol dans un assemblage propergol/lieur soumis à un test de pelage est étudiée expérimentalementThis work aims at understanding the relationship between solid propellants particles volume fraction, particles size distribution, binder mechanical properties and binder/particles bonding with the mechanical behavior up to failure of these materials. Finite elements analyses on 2D microstructures are performed in order to qualitatively characterize the microstructure evolution throughout uniaxial tensile loading at small strain rate. These simulations account for the binder/particles debonding with a cohesive zone model and implement an original failure criterion. Simulation and experimental results are consistent. Besides, a quantitative comparison between simulations on 3D microstructures and experimental data is drawn in order to validate the above qualitative results. It is performed on a model composite and compares both the mechanical behavior and the volume variations. At last, the propellant failure during a peeling test of the liner/propellant structure is studied experimentally
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Varenne, Chloé. "Etude d'un alliage de titane β "transformable par déformation" : lien entre propriétés mécaniques, microstructures de déformation et mécanismes de rupture." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM030.
Abstract:
Afin de pallier la ductilité et le taux d’écrouissage limités des alliages de titane, une nouvelle famille a été développée : les alliages de titane β transformables par déformation. Leurs mécanismes de déformation mettent en jeu la plasticité induite par transformation de phase (effet TRIP) et par maclage (effet TWIP), et sont largement étudiés depuis une dizaine d’années. Au contraire, la compréhension des mécanismes de rupture de ces alliages est faiblement documentée alors qu’elle reste essentielle afin de gagner en maturité dans leur développement. Ce projet avait pour but d’étudier en détail le comportement mécanique sous sollicitations variées d’un alliage β TWIP : Ti-8,5Cr-1,5Sn, à gros grains, afin de décorréler les échelles d’observation. Dans un premier temps, une méthodologie d’étude systématique de cette famille d’alliages a été mise au point. Nous avons statué sur les conditions de traitement thermique (épaisseur de trempe) et de réalisation des essais (géométrie d’éprouvette, type de chargement) et sélectionné les essais les plus pertinents pour une étude complète du comportement mécanique d’un alliage TRIP/TWIP. Cette méthodologie a ensuite été validée sur un alliage Ti-8,5Cr-1,5Sn tout d’abord à température ambiante, puis à température négative. Le comportement mécanique a été évalué dans une large gamme de conditions : traction uniaxiale, traction sur éprouvette entaillée, résilience, ténacité. Les contributions respectives de l’amorçage et de la propagation de fissure ont notamment été déterminées. Une corrélation, multi-échelles (optique, MEB, MET), a permis de mettre en évidence une rupture par localisation de la déformation, sans endommagement, fortement corrélée aux mécanismes de déformation plastique et indépendante des variations de vitesse de sollicitation et de triaxialité des contraintes. A température négative, l’absence de transition ductile-fragile a été mise en évidence sur les mécanismes de rupture, tout comme la conservation de la phénoménologie observée à l’ambiante (pas d’effet TRIP déclenché). La rupture, alors à basse énergie, met toujours en jeu un mécanisme ductile à cupules. La rupture reste régie par la localisation de la déformation, qui se déclenche d’autant plus tôt que la température d’essai est basse. Cette étude nouvelle et complète a permis d’approfondir la compréhension de la rupture d'un alliage TRIP/TWIP et fournit une base de données solide pour de futures études d’alliages de la même familleIn order to tackle the lack of ductility and work-hardening of titanium alloys, a new family is being developed, namely, strain-transformable β titanium alloys. The deformation mechanisms involve transformation induced plasticity (TRIP effect) and twinning induced plasticity (TWIP effect). They have been widely studied over the last ten years. On the otherhand, the understanding of fracture mechanisms of TRIP/TWIP titanium alloys still remains poorly documented although this is a key to improve the development of these alloys. Therefore, this project is an in-depth study of the mechanical behavior of a Ti-8.5Cr-1.5Sn β TWIP alloy, under various loading conditions. The coarse microstructure of the alloy was used to investigate deformation and fracture on a grain-by-grain basis. First, a methodology for the systematic study of this family of alloys has been developed. We selected the most relevant tests for a complete study of the mechanical behavior of a TRIP/TWIP alloy by investigating heat treatment conditions (quenching thickness) and mechanical testing conditions (specimen geometry, loading mode). Then,this methodology was validated on the Ti-8.5Cr-1.5Sn alloy first at room temperature, then at subzero temperatures, in order to get closer to the Ms point. The mechanical behavior was evaluated under a wide range of conditions giving access to tensile strength, impact toughness, and fracture toughness. The respective contributions of crack initiation and crack propagation were determined. A multi-scale correlation (optical, SEM, TEM) highlighted fracture by localized plastic flow, without damage development, strongly correlated with the plastic deformation mechanisms and independent of variations in strain rate and stress triaxiality. At subzero temperatures, the absence of ductile-to-brittle transition was demonstrated on the failure mechanisms, as was thepreservation of the phenomenology observed at room temperature (no triggered TRIP effect). Low energy fracture encountered at lower temperatures still involved a ductile dimple mechanism. It remained governed by localized plastic flow, which is triggered all the earlier the lower the test temperature. This new and comprehensive study has improved the understanding of fracture mechanisms of a TRIP/TWIP alloy and provides a solid database for further studies of this family of alloys
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Dang-Hoang, Thong. "Rupture et endommagement d’un assemblage boulonné : approche expérimentale et simulation numérique." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10066.
Abstract:
Ce travail porte sur l’étude de la rupture et de l’endommagement d’un assemblage boulonné constitué de tôles minces en alliage d’aluminium 6082 T6, d’épaisseur e=2 mm, en simple recouvrement. Plusieurs configurations d’assemblages (nombre et disposition des fixations) sont étudiées dans le cas de sollicitations monotones, en analysant les effets de bord. L’influence du couple de serrage et du jeu fonctionnel sera pris en compte pour l’étude du comportement global de la liaison. Une approche expérimentale a été mise en oeuvre pour analyser la chronologie des mécanismes d’endommagement en utilisant simultanément la technique d’émission acoustique (EA) et la mesure des champs par corrélation d’images digitales (CID). La technique EA a permis de suivre les évolutions des activités acoustiques avec une technique de localisation planaire en permettant de mieux cerner l’amorçage et la propagation des fissures. La technique CID confirme les scénarios d’endommagement en évaluant le champ des déformations en tout point au voisinage de la fixation. La simulation numérique par éléments finis a été utilisée afin de prédire le comportement global de ces assemblages. Les calculs sont réalisés en 3D en utilisant des éléments solides et des éléments coques et sont entrepris aussi bien en élastoplasticité sans endommagement qu’avec endommagement. La prédiction de l’endommagement a été correctement réalisée en utilisant deux modélisations : une modélisation découplée selon le modèle de Latham et Cockroft et une modélisation couplée basée sur le modèle de Gurson modifiéThis study focuses on the study of fracture and damage of a bolted assembly made up of thin sheets of aluminum alloy 6082 T6, thickness e= 2 millimeters, in single recovery. Several configurations of assemblies (number and arrangement of fasteners) are studied in monotonous solicitations, analyzing the effects of board. The influence of torque and clearance will be considered for the study of the behavior of the link. An experimental approach was implemented to analyze the sequence of damage mechanisms simultaneously using the technique of acoustic emission (AE) and measurement of fields by digital image correlation (DIC). EA Technology has tracked the evolution of acoustic activities by planar localization to better identify the initiation and propagation of cracks. The DIC technique confirms the damage scenarios evaluating, the deformation field at any point near the fastener. The finite element technique was used to predict the overall behavior of these assemblies. The calculations are performed in a 3D computer code using solid elements, shell elements and and are undertaken both in élastoplasticité without and with damage. The prediction of damage has been done using two models : modeling decoupled depending on the model of Latham and Cockroft and coupled modeling based on the model of Gurson modified
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Mazian, Brahim. "Approche intégrée du procédé de rouissage des fibres de chanvre : Vers une amélioration de la qualité des intrants pour la fabrication des matériaux biocomposites." Thesis, IMT Mines Alès, 2018. http://www.theses.fr/2018EMAL0006/document.
Abstract:
Les réelles opportunités de croissance dont bénéficient les marchés liés à l'utilisation de fibres végétales en tant que renfort dans les matériaux composites sont intimement liées aux performances concurrentielles de ces fibres par rapport à celles de fibres de verre en particulier l’allégement, l’amortissement et l’isolation thermique. Dans l'industrie de la fibre de chanvre, le rouissage est le premier traitement appliqué aux plantes afin de faciliter la séparation des fibres de la partie ligneuse centrale de la tige. Ce traitement est actuellement réalisé de manière empirique en champ conduisant à l’obtention de fibres de qualité variable (couleur, morphologie, microstructure, composition biochimique, propriétés thermiques et mécaniques) ce qui constitue un frein à leur utilisation plus large dans des composites hautes performances. Par conséquent, la maîtrise du rouissage est primordiale. L’objectif de ce travail de thèse est de développer une approche globale de cette étape-clé de la production des fibres de chanvre en combinant à la fois l’étude du mécanisme biologique du rouissage, celle des caractéristiques intrinsèques des fibres et celle des émissions gazeuses et des odeurs associées à l’étape de rouissage. Différents items ont été particulièrement examinés :- L’influence de la durée du rouissage et de la période de récolte sur les caractéristiques intrinsèques des fibres de chanvre (couleur, morphologie, composition biochimique, microstructure, propriétés mécaniques, propriétés thermiques).- L’évolution des émissions de composés organiques volatils (COV) et de l'odeur lors du rouissage en champ.- La dynamique temporelle des densités de population des communautés bactériennes et fongiques pendant le rouissage- L'impact du rouissage en champ (climat méditerranéen) et du rouissage accéléré (conditions contrôlées en laboratoire) sur les propriétés microstructurales, thermiques et mécaniques d’un biocomposite polypropylène/fibre de chanvreThe natural fibres are increasingly used as reinforcements in polymer composites due to their challenging performances compared to conventional fibres in term of good specific mechanical properties, damping and thermal insulation. In the hemp industry, the retting is an upstream processing applied to the plants in order to facilitate the separation of fibres from the central woody part of the stem. This treatment is currently carried out in an empirical way in the fields that leads to a large variability in the hemp fibres instrinsic characteristics (color, morphology, biochemical composition, microstructure, thermal and mechanical properties) which limit their large use in high-performance composites. Therefore, controlling retting treatment is a crucial step. The aim of this thesis is to develop a global approach to this key step in the production of hemp fibers by combining the study of the biological mechanism of retting, the intrinsic characteristics of fibers and that of emissions volatile organic compounds and odors associated with the retting step. Different items were particularly examined:- The influence of retting duration and harvest period on the intrinsic characteristics of hemp fibers (color, morphology, biochemical composition, microstructure, mechanical and thermal properties).- The evolution of Volatile Organic Compounds (VOCs) and odors of hemp stems during field retting- Temporal dynamics of population densities of bacterial and fungal communities during retting- The impact of field retting (Mediterranean climate) and accelerated retting (controlled conditions in the laboratory) on the microstructural, thermal and mechanical properties of a polypropylene / hemp fibers biocomposite
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Busignies, Virginie. "Recherche de lois de mélange sur des propriétés mécaniques de systèmes granulaires compactés." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012167.
Abstract:
Les matériaux granulaires sont utilisés dans de nombreux domaines tels que la pharmacie, la chimie, la métallurgie, l'agroalimentaire. Ils font l'objet de nombreuses recherches théoriques et expérimentales. La compression en matrice fermée est un procédé économique et facile à automatiser, ce qui explique qu'elle soit très répandue dans les industries qui utilisent des milieux granulaires. Dans le domaine pharmaceutique, le comprimé reste la forme la plus présente sur le marché. Bien que simple en apparence, la compression est un processus dynamique irréversible d'une grande complexité. Dans le cas d'un comprimé pharmaceutique, il faut garder à l'esprit que celui ci doit répondre à la fois à des contraintes technologiques, à des contraintes thérapeutiques et à des contraintes réglementaires très strictes. Pour répondre à ces différentes contraintes, les comprimés pharmaceutiques sont obtenus par la compression de mélanges souvent complexes d'excipients et d'une substance active. Bien que des progrès aient été fait dans la quantification des propriétés mécaniques des systèmes simples, le comportement mécanique des systèmes de poudres plus complexes a été moins étudié. L'idéal pour le formulateur serait de disposer des propriétés de chaque constituant du mélange et de sa contribution au comportement de l'ensemble du système pour pouvoir prédire le comportement des constituants en mélange. L'expérience semble montrer que ce n'est pas aussi simple. Or, comprendre le comportement d'un mélange en fonction des propriétés de ces constituants de base, c'est non seulement pouvoir prédire le comportement du mélange, mais également pouvoir développer de nouvelles formules.L'objectif de ce travail de recherche est d'évaluer les propriétés de mélanges granulaires compactés. Etant donnée la complexité du problème et la difficulté d'interprétation lorsque l'on s'intéresse à des mélanges d'excipients, les études doivent être réalisées sur des systèmes simples (mélanges binaires faisant intervenir des systèmes monodisperses). Il a donc été nécessaire d'étudier de la façon la plus complète possible les systèmes simples choisis avant de pouvoir passer à l'étude de leurs mélanges binaires.
Les excipients étudiés (A TAB®, Fast Flo®, Vivapur 12®) sont représentatifs des excipients utilisés dans le domaine pharmaceutique. Les données de la littérature ont également mis en évidence des comportements en compression très différenciés.
Le premier objectif de ce travail a donc été de caractériser de la manière la plus exhaustive possible le comportement sous pression des trois excipients ainsi que les propriétés mécaniques de ces systèmes compactés.
Les résultats obtenus sur la compressibilité des trois excipients (énergies mises en jeu au cours de la compression, consommation de la porosité, modélisation de Heckel et seuil moyen d'écoulement plastique) ont confirmé des aptitudes à la compression très différentes.
En complément, la technique de microtomographie X a été utilisée pour caractériser la fraction solide des comprimés de Vivapur 12®. Cette technique est une technique émergente dans l'étude des comprimés pharmaceutiques. Il a donc été nécessaire au préalable de la valider dans le domaine d'application dans lequel nous voulions la mettre en oeuvre (vérification de la loi de Beer-Lambert). Après une étape de calibration, une hétérogénéité au niveau de la répartition de la masse volumique a été mise en évidence au sein des comprimés, avec une différence importante entre la surface (surdensifiée) et le centre du comprimé. A la vue de ces observations, il apparaît donc que la différence entre les propriétés du volume (résistance à la rupture, module de Young, ...) et les propriétés de surface (dureté en indentation, ...) doit être faite.
Concernant les propriétés mécaniques des systèmes simples compactés (résistance à la rupture, module de Young, ténacité, dureté Brinell), des différences ont été observées entre les trois excipients pour une même propriété. De plus, pour un même excipient, des variations marquées entre les propriétés mécaniques caractéristiques du volume du compact et les propriétés mécaniques caractéristiques de la surface ont été mises en évidence.
Le modèle de la percolation qui est de plus en plus rencontré dans le domaine de la compression de composés pharmaceutiques a été appliqué aux trois systèmes étudiés. Les résultats de nos essais de modélisation semble montrer que ce modèle présente des limites. L'exposant critique ne semble pas universel pour une propriété donnée et les seuils de densité critique obtenus restent difficile à interpréter.
La deuxième partie de ce travail est consacrée à l'étude des mélanges binaires formés à partir des trois excipients étudiés dans la première partie.
Le suivi de l'évolution de la porosité des mélanges (à une contrainte de compression donnée) en fonction de la composition massique du mélange a permis de mettre en évidence une relation linéaire Porosité/Composition. Cette relation permet de déterminer la porosité d'un mélange compacté sous une pression donnée à partir des données recueillies au cours de l'étude des systèmes simples. Par contre, le seuil moyen d'écoulement plastique des mélanges n'évolue pas linéairement avec la composition massique du mélange. Mais en raison de la relation précédemment obtenue, une méthode de calcul indirect du seuil moyen d'écoulement plastique est possible. Cette méthode prédictive permet une bonne approximation des propriétés de densification et de déformation d'un mélange binaire quelle que soit sa composition.
Pour toutes les propriétés mécaniques étudiées, les lois de proportionnalités simples classiquement utilisées en mécanique ne sont pas applicables. Dans la majorité des cas, une déviation négative est même observée par rapport à ces lois simples.
Dans le cas particulier des propriétés mécaniques qui caractérisent la surface des compacts, il est apparu qu'elles étaient régies par le composé le plus plastique du mélange dès que sa proportion massique est égale à environ 30 à 20 %.
Pour s'inscrire dans une optique d'aide à la formulation, un modèle a été proposé pour décrire l'évolution du module de Young et de la résistance à la rupture en fonction de la composition du mélange. Après ajustement, une approche basée sur des interactions triangulaires et sur la probabilité de présence de ces interactions semble la plus adaptée.
Pour compléter l'étude des systèmes binaires, des essais de microtomographie X ont également été menés sur des mélanges Vivapur 12®/A TAB® compactés. Les représentations obtenues ont permis de mettre en évidence le Vivapur 12® au niveau des surfaces des compacts qui ont été en contact avec les pièces mécaniques. Ces observations confirment les résultats obtenus en microindentation sur ce mélange. Les seuils de percolation des deux excipients ont également été mis en évidence.
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Gauchet, Séverine. "Etude de l'influence du type de noir de carbone sur la tenue en fatigue de caoutchouc HNBR." Tours, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUR4049.
Abstract:
L'optimisation de la tenue en fatigue de la poulie découpleuse requiert la compréhension des mécanismes d'endommagement mis en jeu lors du fonctiontionnement du corps caoutchouc. Bien que l'endurance des élastomères ait fait l'objet de nombreux travaux, la fatigue du HNBR renforcé de noir de carbone est peu décrite dans la littérature. L'objectif de cette étude est d'appréhender l'influence de la charge sur ces mécanismes complexes au travers des modifications induites par le renfort sur la microstructure et les propriétés dynamiques. Les deux mécanismes d'endommagement à l'amorçage initient de multiples microfissures qui se propagent en rosace. La taille et le nombre de pétales dépendent alors du type de noir de carbone. Ces caractéristiques sont représentatives de la vitesse de fissuration et elles décrivent un mécanismede rotation de fissure. L'influence de la charge sur l'endommagement est mise en évidence par RMN du solide H. Cette technique originale s'avère être un outil puissant dans l'étude de la dégradation de caoutchoucs à formulation complexe. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans l'appréhension des mécanismes d'endommagementThe fatigue resistance optimization of the alternator pulley needs to understand damage mechanisms influence on the rubber fatigue behaviour used in mecanical power transmission. Although the toughness of rubber was log time studed, the fatigue of HNBR filled with carbon black is not described in literature. The aim of this work is to understand the influence of filler on theses complex mechanisms through the modifications induiced by filler on the microstructure and dynamical properties. Two damage mechanisms at starting initiate several microcracks which are propagated in rosette forme. Size and number of petals depend on the type of carbon black. This characteristics represent the cracking speed and they describe a mechanisme of crack rotation. The influence of filler on the damage is highlighted by solid NMR H. This original technique proves to be a power technique for studying degradation of rubber having a complex formulation. These results open new propects in order to understand damage mechanisms
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Ouchiar, Saadia. "Étude des relations structure – propriétés physiques de composites verts biopolymère/argile : effet de la nature et de la teneur en renfort." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10023.
Abstract:
L’utilisation des polymères biosourcés en industrie, bien qu’en constant développement, est encore limitée principalement en raison de leurs propriétés physiques insuffisantes. L’incorporation d’argile est l’une des voies permettant de compenser ces limites. L’objectif principal de cette thèse à vocation industrielle a été de formuler et caractériser de nouveaux matériaux composites à base de biopolymères et de charges minérales pour des applications dans l’emballage, en s’intéressant notamment à l’influence de la nature de la charge ajoutée. En outre l’une des originalités de ces travaux réside dans l’utilisation de taux d’argile élevés (≥ 30 wt%). De plus le rôle de l’interface entre la matrice polymère et le renfort minéral sur la structure et les propriétés thermomécaniques et barrière du biomatériau élaboré a été plus particulièrement étudié. Un screening de différents couples biopolymère/argile a tout d’abord été réalisé sur des matériaux élaborés " à l’échelle laboratoire ". Des formulations d’intérêt ont ensuite été sélectionnées et mises en œuvre « à l’échelle pilote ». Les résultats obtenus sur les systèmes PLA/argile ont permis de montrer que bien plus que le taux d’argile incorporé ou le degré de dispersion, c’est la nature de la charge qui influence davantage les propriétés thermomécaniques. Par ailleurs, appliquer un procédé tel que le biétirage permet de palier à la fragilité du PLA et d’augmenter considérablement ses propriétés barrière. Enfin, concernant la matrice d’alginate, la plastification donne lieu à un matériau hétérophasé et l’ajout d’argile n’induit pas de baisse de l’étirabilité tout en améliorant la rigidité du matériauAlthough in constant development, the use of biobased polymers for industrial applications is still limited mainly because of their intrinsically limited physical properties. Adding clay is one solution to outclass these limitations. The main goal of this thesis, with an applied nature, was to elaborate and characterize new composite materials based on biopolymers and clays for applications in the packaging field. More especially, the influence of the clay nature was assessed. One of the distinctive features of this PhD work is the use of a high clay contents (≥ 30 wt%). Moreover, a particular attention was paid to study the role of the interface between the polymer matrix and the mineral filler on the structure as well as on the thermomechanical and barrier properties of the elaborated biocomposite.A screening of different biopolymer/clay compound elaborated at the laboratory scale was firstly studied in terms of structure, morphology and physical properties. Then the most promising formulations were selected and elaborated at a larger scale using industrially processes. The results obtained on Polylactide (PLA)/clay compounds showed that rather than the content of clay or its dispersion degree, it is the nature of the clay, i.e. its chemistry and its crystallography, that mainly govern the thermomechanical properties. Furthermore it was highlighted that applying a biaxial stretching on this kind of materials offsets the PLA brittleness and increases its barrier properties. Finally, regarding the alginate based composites, plasticization leads to a heterogeneous material and adding clay involves an increase of the material rigidity without any decrease of stretchability