Littérature scientifique sur le sujet « Chargement thermomécanique »

Le but du travail est de trouver, dans le domaine de fatigue oligocyclique, une loi de propagation de fissure sous un chargement thermomécanique anisotherme. La loi trouvée permet ainsi d'avoir un dimensionnement optimal des culasses des moteurs HDI PSA dont le matériau constitutif est l'AS7G03 "dopé" cuivre. Le travail réalisé durant les trois années de thèse se résume par les cinq étapes suivantes : - Etude bibliographique : sur la microstructure des alliages d'aluminium, les critères de fatigue et les lois de propagation de fissure. - Calcul numérique de structure : Des calculs des champs thermomécanique ont été réalisés sur la structure afin de mettre en évidence les zones critiques des culasses et de déterminer la nature et les amplitudes des chargements dans la zone qui nous intéresse. - Caractérisation expérimentale de la propagation de la fissure : Plusieurs campagnes d'essais de fissuration isotherme et anisotherme à rapport de charge positif et négatif ont été menées sur des éprouvettes CT16 et des éprouvettes SEN. Egalement, des observations microstructurales (faciès de rupture, trajet de fissuration, plans de glissements, endommagements locaux dans les zones eutectiques, ...) ont été réalisées. - Loi de propagation de fissure : En se basant sur les résultats numériques et expérimentaux, une nouvelle loi de propagation de fissure a été développée et validée. - Implémentation du modèle formel dans le logiciel de calcul et réalisation des calculs et des essais en condition anisotherme afin de valider le modèle.

Les materiaux composites a matrice metallique, lorsqu'ils sont soumis a des chargements thermo-mecaniques cycliques, sont sujets a des deformations progressives et irreversibles egalement connues sous le nom de rochet thermique. Des essais mecaniques, conduits sur un dilatometre, ont permis de caracteriser ce phenomene au cours du cyclage thermique sous charge d'un alliage d'aluminium (6061) renforce par des trichites de carbure de silicium. Apres avoir degage differentes phases dans le comportement du materiau sous cyclage thermique, nous proposerons, au cours de cette soutenance, differents mecanismes susceptibles d'expliquer ce comportement au travers d'approches physiques mecaniques et microstructurales. En illustrant certains d'entre eux par le modele d'eshelby, nous chercherons notamment a comprendre comment une microstructure composite mariant deux constituants aux proprietes mecaniques tres differents reagit a des sollicitations thermo-mecaniques diverses

On cherche a etudier les phenomenes de couplage thermomecanique intervenant lors de processus quasi statiques de deformations des materiaux metalliques. Pour ce faire, un dispositif de thermographie infra-rouge a ete developpe. Il permet d'evaluer la chaleur degagee par les echantillons en cours d'essai et d'etablir le bilan energetique experimental. Par ailleurs, la donnee des courbes d'ecrouissage permet de developper des modeles thermomecaniques issus de la theorie des materiaux standards generalises. Les previsions energetiques de ces modeles seront confrontees aux bilans experimentaux

Ce travail concerne l'étude du comportement d'une structure métallique sous un chargement thermomécanique cyclique en présence de fluage. Sous ce type de chargement, la structure peut tendre vers trois états asymptotiques : l'adaptation, l'accommodation ou le rochet. La sécurité des ouvrages impose au concepteur de s'assurer que les déformations irréversibles restent limitées et se stabilisent après quelques cycles de chargement. Pour ce faire, le concepteur peut avoir recours soit à une approche expérimentale, soit à une approche numérique incrémentale, soit à des méthodes simplifiées. A partir d'essais de déformation progressive avec fluage sur la maquette "bitube" et une caractérisation complète du matériau, nous testons l'aptitude de différentes modélisations viscoplastiques à reproduire le comportement réel de la structure. Puis nous réalisons une validation de quelques méthodes simplifiées et analysons leur capacité à intégrer le fluage
This work concerns the study of a metallic structure behaviour under a cyclic thermomechanical loading in presence of creep. Under this kind of loading, the structure may take three steady states elastic shakedown, plastic shakedown or ratchet. The security of the workmanship prescribes the conceptor to ensure that irreversible distortions remain limited as well as result stabilized after some loading cycles. For that, the conceptor may recourse either to an experimental method or to an incremental numerical approach or to simplified methods. Starting from trials of gradual distortions with creep on the model “BITUBE” and a complete characterization of the material, we test the aptitude of various viscoplastic modelisations to reproduce the actual behaviour of the structure. Then we carry out a validation of some simplified methods and we analyze their ability to integrate the creep

Ce travail est une étude exploratoire sur la possibilité de réaliser un composite bois polymère ou WPC, rencontrant certaines exigences, notamment la post-thermoformabilité. Nous avons élaboré un panneau composite fibre de bois/thermodurcissable/thermoplastique dans la logique d’un « éco-matériau ». Ce matériau innovant est destiné à un usage structurel ou décoratif. Il est fabriqué selon un procédé de pressage à chaud d’un matelas fibreux. La problématique de l’incompatibilité d’interface entre le bois et le thermoplastique, récurrente pour bon nombre de WPC, a été résolue grâce au développement d’une technique originale d’amélioration de l’adhésion par enrobage. Les améliorations ont permis d’obtenir des caractéristiques physico-mécaniques semblables aux panneaux de densité moyenne. La composante thermoplastique nous a permis d’octroyer une aptitude de post-thermoformabilité à ce matériau. L’analyse détaillée de la composition des panneaux WPC, de leurs propriétés à différentes températures, ainsi qu’un travail de modélisation expliquent, en partie, le comportement complexe de ce nouveau WPC.
This project deals with a new type of Wood Polymer Composite (WPC) able to be post moulded. Based on wood industry processing we developed different wood/adhesive/thermoplastic fibreboards. This exploratory work leads to an innovative WPC fibreboard dedicated to structural or decorative use. In order to reach sufficient mechanical properties we managed to improve the cohesion properties. In fact, weak interfacial adhesion is a recurrent problem of all Wood/Thermoplastic products. An original coating process of MAPP onto PP fibres gave great interfacial adhesion enhancement and mechanical properties similar to MDF panels. The post thermoforming ability was measured with an original thermoforming test. These investigations, through characterisation and modelling, allowed us to determine the role of different factors and their interactions. Our post mouldable composite WPC fibreboards are porous and made-up of a fibre network which showed a complex rheological behaviour. Morphology, concentration, distribution of each components and surface interactions between them explain this behaviour.

Ce travail est une étude exploratoire sur la possibilité de réaliser un composite bois polymère ou WPC, rencontrant certaines exigences, notamment la post-thermoformabilité. Nous avons élaboré un panneau composite fibre de bois/thermodurcissable/thermoplastique dans la logique d’un « éco-matériau ». Ce matériau innovant est destiné à un usage structurel ou décoratif. Il est fabriqué selon un procédé de pressage à chaud d’un matelas fibreux. La problématique de l’incompatibilité d’interface entre le bois et le thermoplastique, récurrente pour bon nombre de WPC, a été résolue grâce au développement d’une technique originale d’amélioration de l’adhésion par enrobage. Les améliorations ont permis d’obtenir des caractéristiques physico-mécaniques semblables aux panneaux de densité moyenne. La composante thermoplastique nous a permis d’octroyer une aptitude de post-thermoformabilité à ce matériau. L’analyse détaillée de la composition des panneaux WPC, de leurs propriétés à différentes températures, ainsi qu’un travail de modélisation expliquent, en partie, le comportement complexe de ce nouveau WPC.
Ce travail est une étude exploratoire sur la possibilité de réaliser un composite bois polymère ou WPC, rencontrant certaines exigences, notamment la post-thermoformabilité. Nous avons élaboré un panneau composite fibre de bois/thermodurcissable/thermoplastique dans la logique d’un « éco-matériau ». Ce matériau innovant est destiné à un usage structurel ou décoratif. Il est fabriqué selon un procédé de pressage à chaud d’un matelas fibreux. La problématique de l’incompatibilité d’interface entre le bois et le thermoplastique, récurrente pour bon nombre de WPC, a été résolue grâce au développement d’une technique originale d’amélioration de l’adhésion par enrobage. Les améliorations ont permis d’obtenir des caractéristiques physico-mécaniques semblables aux panneaux de densité moyenne. La composante thermoplastique nous a permis d’octroyer une aptitude de post-thermoformabilité à ce matériau. L’analyse détaillée de la composition des panneaux WPC, de leurs propriétés à différentes températures, ainsi qu’un travail de modélisation expliquent, en partie, le comportement complexe de ce nouveau WPC.
This project deals with a new type of Wood Polymer Composite (WPC) able to be post moulded. Based on wood industry processing we developed different wood/adhesive/thermoplastic fibreboards. This exploratory work leads to an innovative WPC fibreboard dedicated to structural or decorative use. In order to reach sufficient mechanical properties we managed to improve the cohesion properties. In fact, weak interfacial adhesion is a recurrent problem of all Wood/Thermoplastic products. An original coating process of MAPP onto PP fibres gave great interfacial adhesion enhancement and mechanical properties similar to MDF panels. The post thermoforming ability was measured with an original thermoforming test. These investigations, through characterisation and modelling, allowed us to determine the role of different factors and their interactions. Our post mouldable composite WPC fibreboards are porous and made-up of a fibre network which showed a complex rheological behaviour. Morphology, concentration, distribution of each components and surface interactions between them explain this behaviour.
This project deals with a new type of Wood Polymer Composite (WPC) able to be post moulded. Based on wood industry processing we developed different wood/adhesive/thermoplastic fibreboards. This exploratory work leads to an innovative WPC fibreboard dedicated to structural or decorative use. In order to reach sufficient mechanical properties we managed to improve the cohesion properties. In fact, weak interfacial adhesion is a recurrent problem of all Wood/Thermoplastic products. An original coating process of MAPP onto PP fibres gave great interfacial adhesion enhancement and mechanical properties similar to MDF panels. The post thermoforming ability was measured with an original thermoforming test. These investigations, through characterisation and modelling, allowed us to determine the role of different factors and their interactions. Our post mouldable composite WPC fibreboards are porous and made-up of a fibre network which showed a complex rheological behaviour. Morphology, concentration, distribution of each components and surface interactions between them explain this behaviour.

Ce travail est une étude exploratoire sur la possibilité de réaliser un composite bois polymère ou WPC, rencontrant certaines exigences, notamment la post-thermoformabilité. Nous avons élaboré un panneau composite fibre de bois/thermodurcissable/thermoplastique dans la logique d'un " éco-matériau ". Ce matériau innovant est destiné à un usage structurel ou décoratif. Il est fabriqué selon un procédé de pressage à chaud d'un matelas fibreux. La problématique de l'incompatibilité d'interface entre le bois et le thermoplastique, récurrente pour bon nombre de WPC, a été résolue grâce au développement d'une technique originale d'amélioration de l'adhésion par enrobage. Les améliorations ont permis d'obtenir des caractéristiques physico-mécaniques semblables aux panneaux de densité moyenne. La composante thermoplastique nous a permis d'octroyer une aptitude de post-thermoformabilité à ce matériau. L'analyse détaillée de la composition des panneaux WPC, de leurs propriétés à différentes températures, ainsi qu'un travail de modélisation expliquent, en partie, le comportement complexe de ce nouveau WPC
This project deals with a new type of Wood Polymer Composite (WPC) able to be post moulded. Based on wood industry processing we developed different wood/adhesive/thermoplastic fibreboards. This exploratory work leads to an innovative WPC fibreboard dedicated to structural or decorative use. In order to reach sufficient mechanical properties we managed to improve the cohesion properties. In fact, weak interfacial adhesion is a recurrent problem of all Wood/Thermoplastic products. An original coating process of MAPP onto PP fibres gave great interfacial adhesion enhancement and mechanical properties similar to MDF panels. The post thermoforming ability was measured with an original thermoforming test. These investigations, through characterisation and modelling, allowed us to determine the role of different factors and their interactions. Our post mouldable composite WPC fibreboards are porous and made-up of a fibre network which showed a complex rheological behaviour. Morphology, concentration, distribution of each components and surface interactions between them explain this behaviour

L'objectif de cette these est de comprendre et d'identifier les mecanismes d'endommagement d'un assemblage composite carbone - carbone / cuivre sous chargement thermomecanique. L'etude du composite a permis l'elaboration de modeles de comportement non-lineaires. Ceux-ci ont ete implantes dans le code de calcul par elements finis castem2000. Ils ont ete valides lors d'une correlation avec des essais mecaniques realises sur des eprouvettes multi-materiaux. Ces essais ont egalement permis de mieux comprendre le comportement de la liaison composite / cuivre (modes d'endommagement et de rupture a plusieurs temperatures) sous sollicitation de traction et de cisaillement. Lors d'analyses d'essais de cyclage thermique par observations microscopiques, les mecanismes d'endommagement de l'assemblage sous chargement thermomecanique ont ete etudies et identifies. Ils se caracterisent par l'apparition de fissures macroscopiques au sein du composite, proches de l'interface avec le cuivre. La qualite de la correlation essais / simulation a progresse grace a la prise en compte des contraintes residuelles de fabrication, l'amelioration de la modelisation des materiaux en jeu et les resultats des essais mecaniques (caracterisation de la liaison composite / cuivre).

Le travail de cette thèse porte sur la modélisation numérique de la propagation et l'arrêt de fissures 2D et 3D en fatigue thermique dans les circuits de refroidissement des réacteurs à l’arrêt (RRA) des centrales nucléaires. Plusieurs points sont abordés dans ce travail, tout d’abord nous avons mis au point dans le code éléments finis Code_Aster une stratégie afin de pouvoir simuler automatiquement la propagation et l’arrêt d’une fissure unique ou d’un réseau de fissures tridimensionnelles, sous chargement thermomécanique à amplitude et fréquence variables. Nous avons étudié également l’arrêt d’une fissure 2D et 3D (semi – elliptique) dans un tube de même géométrie que les circuits RRA et soumis à un chargement thermique sinusoïdal, l’objectif est de déterminer les paramètres du chargement thermique avec lesquels la fissure s’arrête. L’influence du réseau sur l’arrêt des fissures dans le cas 3D est aussi traitée, des simulations tridimensionnelles ont permis d'obtenir des informations sur la progression des fronts dans l'épaisseur. On propose ici de traiter la propagation et la coalescence par des modèles de forces cohésives. La dernière partie de ce travail traite le décollement d’un film mince sous chargement cyclique. En adoptant l’approche variationnlle de la fatigue, nous proposons d’étendre la construction des lois de fatigue limite pour des chargements cycliques d’amplitudes variables. On s’intéresse essentiellement à la propagation de fissure en mode I

Dans le cadre du dimensionnement à la fatigue thermomécanique des culasses automobiles, nous proposons une méthode de simulation des structures soumises à des chargements cycliques. Cette méthode, alternative aux méthodes classiques (comme la méthode incrémentale) permet de résoudre des problèmes thermomécaniques cycliques non-linéaires. Il s'agit d'une Méthode Cyclique Directe qui consiste à rechercher directement la solution asymptotique d'une structure anélastique soumise à un chargement thermomécanique périodique, sans suivre l'histoire du chargement. Elle est fondée sur les techniques de grand incrément de temps [Ladevèze et al.], en prenant en compte la périodicité de l'état limite [Nguyen et al.] et la transformation de Fourier. Cette méthode permet des gains de temps importants pour les structures comprenant un grand nombre de degrés de liberté. Un développement de cette méthode dans une version commerciale d'Abaqus, a permis de montrer la faisabilité de cette approche dans le cas de la simulation d'une culasse.