Literatura científica selecionada sobre o tema "Solides – Mécanismes de renforcement – Modèles mathématiques"

Cette thèse industrielle porte sur l’optimisation du renforcement d’une jonction de préformes dans une structure RTM. L’étude couvre à la fois l’analyse par éléments finis et des validations expérimentales. Le modèle de structure à la base des recherches est un profilé composite carbone/époxy en Té dont la jonction est renforcée grâce au procédé de piquage O3S® (one single side stitching) breveté par EADS. Le comportement de ce profilé est étudié sous un chargement mécanique élémentaire de traction (ou ‘’arrachement’) et de cisaillement. Le problème a été modélisé de façon macroscopique à l’aide de la méthode des éléments finis sous des hypothèses de linéarité, d’isotropie ou d’orthotropie, et de déformation plane. Un critère de rupture a été associé afin de prévoir le premier délaminage dans la structure. Des essais mécaniques ont permis de quantifier la tenue mécanique des structures RTM et de l’optimiser par la modélisation. L’étude s’est déroulée en trois étapes : Caractérisation des moyens de fabrication développés spécialement pour les recherches ainsi que de l’influence des paramètres de renforcement de la jonction ; Étude comparative de trois arrangements des préformes constitutives du Té (dits ‘’drapages’’) et proposition d’amélioration du motif de piquage. Un concept de drapage optimal et une amélioration du motif de piquage sont identifiés ; La jonction optimale (choix du ‘’drapage’’ et du motif de piquage) est optimisée par modélisation puis validée par essais mécaniques. Ces travaux ont conduit à une amélioration significative de la tenue mécanique par rapport à l’état de l‘art tout en conservant un coût de production sensiblement équivalent
This thesis is dedicated to the optimization of RTM preforms junction reinforcement. The study deals with both finite element analysis (FEA) and experimentation. The basis for this research is a carbon/epoxy Tee-profile with a junction reinforced by the O3S® stitching process (one single side stitching), patented by EADS. The behaviour of such a Tee-beam was studied under elementary tensile and shear loadings. The problem was idealized macroscopically by the finite element method under linear and plane strain conditions, with isotropic or orthotropic behavior. An Interlaminar failure criterion was used in order to predict the first delamination in the structure. Mechanical tests were carried out to quantify the mechanical resistance of the RTM structures while FEA was used to optimize it. The study was organized in three steps : Characterization of the manufacturing process and tool developed specifically for this research project as well as the parameters influencing the strength of the assembly ; Comparative study of three different stacking sequences for the Tee preforms (or “draping”) and stitching pattern enhancement proposals. An optimal preform configuration and an improvement of the stitching pattern were identified ; Optimization of the identified concept by FEA and validation by mechanical experimentations. Compared to the state of art, this study lead to a significant improvement of the mechanical strength of preforms assembly for an equivalent production cost

Ces travaux de thèses se placent dans la thématique du dimensionnement de structures aéronautiques par optimisation. Les structures optimisées sont des panneaux composites constitués d'empilements de plis uni-directionnels. L'objectif global est de trouver la masse minimale du panneau tout en satisfaisant des contraintes de résistances (tolérances aux dommages, réparabilité, flambement) mais aussi des contraintes de drapages. En résumé, le but est de déterminer le drapage de toutes les différentes zones du panneau. Cette thèse a permis la mise en place d'une méthodologie multi-niveaux (4 étapes). La première étape est l'optimisation de la loi d'épaisseur sur le panneau en utilisant un matériau homogénéisé et un algorithme à gradient. La seconde étape porte sur la recherche du drapage sur tout le panneau en utilisant un algorithme génétique adapté. Pour cela, l'emploi de table de drapage qui décrit tous les empilements pour la gamme d'épaisseur utilisé est mis en place. Enfin les troisième et quatrième étape permettent un ajustement de la loi d'épaisseur sur le panneau en prenant en compte le drapage issue de l'étape 2. Cette méthode d'optimisation est ensuite appliquée à un cas industriel (Dérive A400M). Cette illustration de la méthode permet de mettre en avant que la méthode donne des résultats performants en terme de masse (masse très proche d'un dimensionnement classique sans méthode mathématique d'optimisation). Elle illustre aussi la modularité de la méthode pour répondre au mieux aux besoins industriels
The topic of these PhD is to size aeronautical composite panels by optimisation. They are made of stacking of carbon pre-preg plies. The goal is to find the minimal weight for the panel that satisfies strength constraints (damage tolerance, reparability and buckling) but also stacking sequence constraints. To sum-up, the goal is to find all stacking sequences of all different panel areas. This research has allowed to propose a multi-level methodology (4 steps). The first step is the panel thickness law optimisation by using an homogenised material and a gradient-based algorithm. The second step is the research of stacking sequence all over the panel with a fitted genetic algorithm. To perform that, a lay-up table that describes all stacking sequences is used. Then, the third and fourth step allow to adjust thickness law by taking into account the lay-up table issued from step 2. This methodology is applied to an industrial test case (A400M VTP). This application of the methodology allows to underline the performance of the methodology in terms of weight. But, it shows also the modularity of the methodology that is a benefit in industrial context

L’effet du renforcement de la grille en fibre de verre sur le béton bitumineux est étudié numériquement par la méthode des éléments discrets. En ce qui concerne les matériaux quasi-fragiles, l’élasticité de la modélisation est calibrée et le comportement à la rupture est vérifié par une mécanique de la rupture élastique Le comportement et la défaillance de l’interface prédominent dans la fracture des échantillons, ce qui donne lieu à un modèle d’interface simplifié. L’étalonnage des paramètres sur le module de Young et le coefficient de Poisson est effectué entre le modèle d’interface et la méthode des éléments discrets. Grâce à l'ajustement avec les résultats expérimentaux, la résistance de l'interface et le taux de libération d'énergie sont également identifiés par la méthode des éléments discrets et un modèle d'interface simplifié. En comparaison avec la mécanique de la rupture élastique linéaire, la rupture de l'interface présente une plus grande quantité du taux de libération d'énergie. La force et le taux de libération d'énergie sont réduits en raison de l'application de la grille en fibre de verre. Le comportement en fatigue est étudié à l’aide de simulations d’essais de fatigue en flexion en 4 points. Le modèle de fatigue de Bodin 'L2R' est adapté à la méthode des éléments discrets. L'effet de chaque paramètre sur l'évolution des dommages est étudié séparément. L’effet d’interface est observé lors de la prolongation de la résistance à la fatigue de toutes les phases. Les essais monotoniques et les essais de fatigue indiquent qu’une bonne liaison entre deux couches de béton bitumineux est importante pour la résistance de rupture
The effect of fiberglass grid reinforcement in asphalt concrete is studied numerically by discrete element method in this work. Firstly, concerning on the quasi-brittle material, the elasticity of modelling are calibrated, and the rupture behaviour is verified with linear elastic fracture mechanics. Then the simulations of wedge splitting tests are performed under monotonic load. The interface elasticity and failure dominate in the fracture propagation of samples, which gives rise to a simplified interface model. The parameter calibration on Young’s modulus and Poisson’s ratio is conducted between interface model and discrete element method. Through the fitting with experimental results, the interface strength and energy release rate are also identified by discrete element method and simplified interface model. Comparing with linear elastic fracture mechanics, the interface rupture presents more released energy. The strength and energy release rate are reduced because of the application of the fiber glass grid. The fatigue behaviour is studied by simulations of 4-point bending fatigue tests. Bodin’s fatigue model 'L2R' is adapted with discrete element method. The effect of each parameter on the damage evolution is studied respectively. The fiber glass grid helps to extent the fatigue life mainly after the fatigue cracks cross the grid. The interface effect is observed on prolonging the fatigue life of all the phases. From both monotonic and fatigue tests, it indicates that good bonding between two asphalt concrete layers is important to the resistance of rupture

L'alkylation isobutane/butenes permet d'obtenir un melange d'alcanes c#8 ramifies de tres bon indice d'octane. Cette reaction, catalysee en raffinerie par des solutions acides corrosives et polluantes (hf ou h#2so#4), peut aussi etre realisee sur des catalyseurs acides solides sans danger pour l'environnement. Malheureusement, ces catalyseurs solides se desactivent encore trop rapidement pour etre utilises industriellement. La reaction a ete etudiee en reacteur a lit fixe et en phase liquide sur trois catalyseurs solides (deux zeolithes tridimensionnelles a larges pores, h-fau et h-bea, et l'acide triflique supporte sur silice, cf#3so#3h/sio#2) pour differents rapports isobutane/butenes. L'analyse des produits (n-butane, trimethylpentanes, dimethylhexanes, alcanes legers (c#5c#7), produits lourds (c#9c#1#3) et coke (alcenes bicycliques)) en fonction du temps de reaction et du temps de contact et le bilan matiere effectue sur les butenes ont permis de montrer l'influence du catalyseur sur le mecanisme reactionnel (alkylation, autoalkylation, oligomerisation, craquage, transfert d'hydrure). L'acide triflique est le catalyseur le plus actif et le plus selectif pour la formation des trimethylpentanes. Le mauvais comportement des zeolithes provient d'une formation excessive de produits lourds et de coke due a la grande activite oligomerisante de leurs sites acides et tres certainement a des limitations dans la desorption des produits. Un modele cinetique simple base sur des reactions elementaires et un autre modele plus complexe tenant compte des reactions de surface (via des ions carbenium) ont ete developpes. Un bon accord est obtenu entre les resultats experimentaux et les valeurs calculees. Toutefois, si les constantes cinetiques permettent une comparaison quantitative des modes d'actions des catalyseurs, les hypotheses simplificatrices (pas de desactivation, non reversibilite de certaines etapes,) limitent leur utilisation pour la comprehension des mecanismes de reaction.

Les nanocomposites à matrice polymère et plus particulièrement les élastomères chargés intéressent depuis de nombreuses années la communauté scientifique du fait notamment de leurs bonnes propriétés mécaniques. Il est établi que l'amélioration des propriétés mécaniques observées dans les élastomères renforcés par des charges nanoscopiques est principalement due à des effets de structure (dispersion des charges) et à des effets d'interface (interactions charges/matrice). Afin d'alimenter la discussion sur l'origine du renforcement dans les élastomères chargés, cette étude s'intéresse à la synthèse et à la caractérisation de nanocomposites modèles pour lesquels les interactions charges/matrice et la microstructure sont maîtrisées. En parallèle, ce travail propose également une analogie entre ces systèmes et les ionomères, matériaux constitués de macromolécules sur lesquelles des groupements ioniques sont greffés. Ces matériaux ionomère présentent des propriétés originales et permettent la création de nœuds de réticulation réversibles avec la température

La technique de renforcement des sols compressibles par inclusions rigides a été développée dans les années 70, mais l'utilisation de cette technique en France n'est courante que depuis une dizaine d'années. Dans le cadre du Projet National A.S.I.RI., ce travail de thèse a pour principal objectif d'étudier les mécanismes de report de charge à travers le matelas de répartition, dont la fonction est de transférer la charge provenant de l'ouvrage (remblai, dallage) vers les inclusions rigides, réduisant ainsi les tassements du sol compressible. On a développé et mis en œuvre pour ceci un modèle physique 1g axisymétrique instrumenté permettant de mieux comprendre ces mécanismes en réalisant, en particulier, un programme expérimental destiné à quantifier l'influence de paramètres représentatifs du problème : taux de recouvrement, caractéristiques rhéologiques et épaisseur du matelas ainsi que du sol compressible utilisé. Les résultats obtenus permettent de mettre en évidence l'influence significative des caractéristiques rhéologiques du matelas, de son épaisseur relative et du taux de recouvrement sur le coefficient d'efficacité obtenu ainsi que sur les tassements moyens générés dans le sol compressible. Les résultats expérimentaux obtenus sur le modèle physique sont ensuite confrontés avec ceux résultant de la mise en oeuvre de différentes méthodes de dimensionnement analytiques. Une comparaison est aussi réalisée avec les résultats des essais à l'échelle 1 sur site expérimental ainsi qu'avec les résultats des essais réalisés en centrifugeuse, dans le cadre du Projet National. On présente finalement les résultats d'une modélisation numérique des essais sur le modèle physique, réalisée à partir du logiciel Plaxis. Les résultats numériques sont comparés aux résultats expérimentaux permettant ainsi de faire une validation conjointe du modèle physique et du modèle numérique.