Дисертації з теми "Procédés de composites"
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Taillet, Brice. "Procédés alternatifs pour l'élaboration de matériaux composites à matrice céramique." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0203/document.
Анотація:
L’ouverture du marché de l’aéronautique civil aux matériaux composites à matrice céramique impose le développement de nouveaux procédés d’élaboration compatibles avec les cadences de production et les coûts de fabrication du secteur.À cette fin, des travaux expérimentaux ont été menés pour élaborer une matrice à base d’oxynitrure de silicium (Si2N2O) par procédé SHS, ou synthèse par combustion, à partir d’un mélange de poudres réactives.L’oxynitrure de silicium est une céramique thermostructurale prometteuse, caractérisée par de bonnes propriétés mécaniques, mais également par une résistance à l’oxydation supérieure à celle du carbure de silicium.Le procédé SHS est un procédé d’élaboration rapide dont le moteur est une réaction chimique suffisamment exothermique pour s’entretenir sans apport d’énergie extérieur.Les poudres sont préalablement broyées, mises en suspension, puis imprégnées dans une préforme fibreuse composée de fibres en carbure de silicium de dernière génération (Hi-Nicalon S). La réaction SHS est ensuite réalisée dans un réacteur spécialement conçu et dédié à cette étude.Une attention particulière a été portée sur l’optimisation des paramètres d’élaboration pour la synthèse d’une matrice à base Si2N2O. La synthèse s’effectue par la nitruration sous pression d’un mélange dans les bonnes proportions d’une poudre de silicium et d’une poudre de silice. La réaction chimique s’amorce à la température de fusion du silicium. La pression d’élaboration et la vitesse de montée en température constituent les paramètres principaux régissant la composition et la microstructure de la matrice. Ces paramètres ont fait l’objet d’une étude expérimentale approfondie pour parvenir à une matrice homogène, composée à plus de 90% d’oxynitrure de silicium et assurant un taux de porosité résiduelle du composite inférieur à 10%. Ce travail a été complété par le calcul des propriétés élastoplastiques de la matrice, par la caractérisation mécanique à l’échelle du composite, et par un test de vieillissement en température sous air humideThe opening of the civil aviation market to ceramic matrix composite materials requires the development of new methods of producing compatible with the production rates and manufacturing costs of the sector.For this purpose, experimental work was conducted to develop a silicon oxynitride matrix (Si2N2O) by combustion synthesis (or SHS), from reactive powders. In recent years, Si2N2O has emerged as a promising new high-temperature ceramic material, characterized by not only good mechanical properties, but also by a higher oxidation resistance than silicon carbide. The underlying basis of SHS relies on the ability of highly exothermic reactions to be self-sustaining and, therefore, energetically efficient. Powders are first milled, dispersed and stabilized in aqueous media, and then impregnated into a fibrous preform composed of the latest generation of silicon carbide fibers (Hi-Nicalon S). SHS reaction is then carried out in a reactor specially designed and dedicated to this study. Particular attention was focused on the optimization of experimental parameters for the synthesis of a Si2N2O based matrix. Silicon metal in a mixture with silica powder was combusted under pressurized nitrogen gas into silicon oxynitride. The pressure and the temperature rise rate were the principal parameters for the composition and microstructure of the matrix. These parameters have been the subject of extensive experimental work to reach a homogeneous matrix with a very high formation rate for silicon oxynitride (more than 90wt%) and with a level of residual porosity lower than 10%. This work was completed by the calculation of the physical properties of the matrix, by the mechanical characterization of the composite material, and finally by a temperature aging test under moist air
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Cazaux, Guillaume. "Faisabilité des procédés LCM pour l'élaboration de composites renfort continu à matrice thermoplastique polyamide." Thesis, Le Havre, 2016. http://www.theses.fr/2016LEHA0010/document.
Анотація:
ALes travaux présentés sont une contribution à l’élaboration de composites à matrices thermoplastiques (TP) par un procédé de type Liquid Composite Molding non réactif pour l’industrie automobile. La thèse a été effectuée dans le cadre du projet ANR TAPAS (ThermoplAstic Process for Automotive composite Structure) et s’est focalisée sur la mise en œuvre de plaques composites en renfort continu injectées avec des matrices polyamides 6,6 (PA 6,6) de hautes fluidités par Resin Transfer Molding. Le premier objectif est porté sur l’optimisation des cadences d’injection à travers l’étude de la perméabilité de préformes unidirectionnelles (UD) en fibres de verre et à hauts modules mécaniques. L’architecture de ces UD a ainsi été modifiée de manière à faciliter les écoulements. La perméabilité des différents tissus a pu être évaluée par un couplage entre des mesures expérimentales et une modélisation analytique basée sur un raisonnement à deux échelles de pores : l’écoulement intra et inter-torons. Le deuxième objectif sur lequel les travaux de thèse se sont concentrés s’est reposé sur la maitrise de l’état d’imprégnation par le bais d’une étude complète sur les phénomènes qui se déroulent à l’interface entre la fibre et la matrice à haute température. Plusieurs viscosités et formulations du PA 6,6 ainsi qu’un traitement appliqué sur le verre ont pu être caractérisés et discutés en termes de mouillabilité et d’adhésion. Enfin, la dernière partie du manuscrit présente les résultats obtenus sur les plaques mises en œuvre par RTM-TP en injection in-plane. Les conditions optimales de fonctionnement ainsi que les aspects de saturation, de santé matière et des propriétés mécaniques sont ensuite présentés et discutésThe present work is a contribution to the thermoplastic composites manufacturing by a non-reactive Liquid Composite Molding process for the automotive industry. The thesis was carried out by the « ANR TAPAS » project (Thermoplastic Process for Automotive Composite Structure) and was focused on the elaboration of continious-fiber reinforced composites plates injected with a high-fluidity polyamide 6,6 (PA 6,6) by the Resin Transfer Molding process. The first goal was focused on increasing injection rates through the study of the in-plane permeability of unidirectional (UD) glass fiber fabrics with high mechanical modulus (HM). Experiments and modelling results showed that the permeability of these UD has been enhanced by modifying specific structural parameters of their architecture. The analytical model developped and used is based on a flow distribution according two differents scales of porosity : in and inter-yarns. The second part of the work was focused on the understanding of phenomenas that take place at the interface created between glass fiber and the matrix during the impregnation step. The wettability and adhesion of molten PA 6,6 dropped on a glass substrate is studied at different processing temperature. The last part introduce the thermoplastic composite plates elaborated by RTM-TP process. The optimum operating conditions as well as preforms saturation and mechanical properties are also studied and discussed
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Magnant, Jérôme. "Composites fibreux denses à matrice céramique autocicatrisante élaborés par des procédés hybrides." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14105/document.
Анотація:
L'élaboration de composites à matrice céramique denses et à fibres continues multidirectionnelles par de nouveaux procédés hybrides a été étudiée. Les procédés développés reposent sur le dépôt d'interphases autour des fibres par Infiltration Chimique en phase Vapeur (CVI) puis sur l'introduction de poudres céramiques au sein de préformes fibreuses par infusion de suspensions aqueuses colloïdales concentrées et stables, et enfin sur la consolidation des préformes soit par frittage flash, soit par imprégnation réactive de métaux liquides.La consolidation des composites par frittage flash est très rapide (palier de maintien en température inférieure à 5 minutes) et permet d'obtenir des composites denses. Durant le frittage, la dégradation des fibres de carbone a pu être évitée en adaptant le cycle de pression afin de limiter l'évolution des gaz au sein du système.La densification totale des composites par imprégnation de métaux liquides a été obtenue en contrôlant attentivement les paramètres d'imprégnation afin d'éviter de piéger des espèces gazeuses au sein des préformes fibreuses.Les composites à fibres de carbone consolidés par frittage flash ou par imprégnation réactive de métaux liquide possèdent un comportement mécanique de type élastique endommageable ainsi qu'une contrainte à rupture en flexion voisine de 300 MPa. Ces composites ont montré leur capacité à s'autocicatriser dans des conditions oxydantes. Comparés aux composites à matrice céramiques élaborés par CVI, les composites densifiés par imprégnation de métaux liquide sont eux parfaitement denses et ont un comportement mécanique en traction à température ambiante similaire avec notamment une contrainte à rupture en traction de 220 MPaThe fabrication of multidirectional continuous carbon fibers reinforced dense self healing Ceramic Matrix Composites by new short time hybrid processes was studied. The processes developed are based, first, on the deposition of fiber interphase and coating by chemical vapor infiltration, next, on the introduction of ceramic powders into the fibrous preform by Slurry Impregnation and, finally, on the densification of the composite by liquid-phase Spark Plasma Sintering (SPS) or by Reactive Melt Infiltration of silicon (RMI).The homogeneous introduction of the ceramic particles into the multidirectional fiber preforms was realized by slurry impregnation from highly concentrated (> 32 %vol.) and well dispersed aqueous colloid suspensions. The densification of the composites by spark plasma sintering was possible with a short (< 5 minutes) dwelling period in temperature. The chemical degradation of the carbon fibers during the fabrication was prevented by adapting the sintering pressure cycle to inhibit gas evolution inside the system. The composites elaborated are dense. The fully densification of the composites by RMI was realised by carefully controlling the impregnation parameters to avoid to entrap some gaseous species inside the fiber preforms. Our carbon fiber reinforced ceramic matrix composites processed by Spark Plasma Sintering or Reactive Melt Infiltration have a damageable mechanical behaviour with a room temperature bending stress at failure around 300 MPa and have shown their ability to self-healing in oxidizing conditions. Compared to the CMC processed by CVI, the composites processed with a final consolidation step by RMI are fully dense and have a similar room temperature tensile test behaviour with an ultimate tensile stress around 220 MPa
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Waris, Marc. "Mise en œuvre, instrumentation, validation et modélisation d’un système d’injection RTM pour la fabrication de structures composites de hautes performances." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2012. http://www.theses.fr/2012EMSE0661/document.
Анотація:
Les matériaux composites ont connu ces dernières années une forte croissance, croissance aujourd'hui renforcée par les nouvelles normes européenne visant à diminuer les émissions CO2 d'ici 2020. La réalisation de pièces complexes peut poser de nombreuses problématiques de fabrication comme la formation de zones sèches, ou la création de distorsions géométriques. Les origines de ces problématiques sont souvent liées à un manque de connaissance et de maîtrise des phases d'imprégnation des renforts et de cuisson du matériau. L'amélioration de la robustesse des procédés nécessite d'avoir une connaissance fine des phénomènes physiques qui ont lieu lors de l'élaboration. Dans cette perspective, les procédés d'élaboration de matériaux composites ont été étudiés à travers la mise en place d'un démonstrateur de laboratoire dans le cadre du projet LCM Smart. Ce pilote d'injection a permis de valider des solutions d'instrumentation, à partir de capteurs innovants (OFS) développés en partenariat avec le laboratoire d'optique Hubert Curien.L'application de cette instrumentation dans le cadre du suivi du procédé RTM a démontré les capacités des OFS pour le suivi des caractéristiques physiques de la pièce (le front d'écoulement, la température, les déformations résiduelles et le degré de cuisson). La comparaison des caractéristiques mesurées avec des simulations numériques effectuées en collaboration avec ESI, a montré une bonne corrélation.Enfin, l'instrumentation a permis de mettre en évidence l’intérêt d’un outillage composite en HexTool pour la réduction des contraintes résiduelles liées à l'interaction outil/pièceA significant growth in production and consumption of composite materials can be seen recently; growth reinforced by the new European standards, aimed at reducing CO2 emissions by the year 2020.The producing of complex parts can cause many difficulties for manufacturing because of their geometries and / or their constituents (using of various materials). For example, dry zones or geometric distortion formation. The origins of these difficulties are often related to a lack of knowledge and control of the reinforcement's impregnation phases and material curing.Improving the robustness of the processes demands a detailed knowledge of physical phenomena that occur during the producing. For this, we studied the composite materials production through the implementation of a laboratory demonstrator in the project LCM Smart. This pilot injection was used to validate instrumentation solutions, from innovative sensors (OFS) developed in partnership with the optical laboratory Hubert Curien. The application of this instrumentation in the context of RTM process monitoring in the development of simple parts has demonstrated the capabilities of OFS to control physical characteristics of the part (the flow front, temperature, residual strain and curing degree). The comparison of the measured characteristics with numerical simulations carried out in collaboration with ESI showed a good correlation.Finally, instrumentation has demonstrated the capacity of composite tool made by HexTool to minimize the residual stresses due to the tool/part interaction
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Madigou, Véronique. "Relations procédés-microtexture-propriétés dans des composites à matrice Si3 N4 renforcés SiC." Pau, 1991. http://www.theses.fr/1991PAUU3024.
Анотація:
Les céramiques densifiées à base de si#3n#4 (et ses dérivés: sialons) nécessitent l'adjonction d'ajouts qui donnent naissance, au refroidissement, à une phase intergranulaire. Cette phase, par sa composition et sa nature cristallographique, joue un rôle essentiel au niveau des propriétés thermomécaniques. La nature des ajouts a permis l'étude de deux systèmes chimiques si#3n#4/mgo et si#3n#4/y#2o#3/al#2o#3. Après une caractérisation préalable des constituants de base, les matériaux ont été étudiés sous forme d'échantillons frittes, monolithiques ou renforcés par des trichites de sic. La structure, la micro et la nanotexture ont été observées par tous les modes de la microscopie électronique à transmission à haute résolution (fond clair, fond noir, franges de réseau, diffraction électronique à aire sélectionnée, microdiffraction) et la composition des phases a été déterminée par analyse x-eds. D'autres techniques d'investigation comme la diffraction optique, l'analyse d'images, la spectroscopie photoélectronique et la microscopie électronique à balayage ont été utilisées. Les variables de l'étude ont été : la nature des ajouts, leurs proportions, la présence ou l'absence d'un renfort de trichites, la morphologie de celles-ci, les conditions d'élaboration au niveau du préfrittage (filtration-pressage, compaction isostatique à froid) et du frittage (frittage sous charge, compaction isostatique à chaud, frittage sous pression d'azote), l'influence d'un recuit sous contrainte. Les résultats ont été corrélés au comportement thermomécanique des matériaux déterminé par ailleurs en flexion 3 points à froid et à chaud (fluage).
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Haddad, Madjid. "Étude de l'impact des défauts d'usinage des structures composites par détourage sur leur comportement mécanique." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2179/.
Анотація:
Ce travail, qui porte sur les problématiques de l'usinage par détourage des structures composites fibres longues, est composé de trois volets. Dans le premier volet, l'impact des paramètres de coupe, des procédés d'usinage et de la nature des matériaux composites sur la forme et la taille des défauts de surface est discuté. Le deuxième volet est dédié à la l'analyse des poussières générées lors de l'usinage. Le nombre et la masse des particules sont discutés en fonction de la géométrie des outils, des conditions de coupe et la nature du matériau composite usiné. Le dernier volet est consacré à l'étude de l'impact des défauts de surface et des procédés d'usinage sur le comportement mécanique (quasi- statique et dynamique)This thesis focuses on problems encountered during the trimming of composites materials using continuous fibers. The thesis is divided into three main parts. In the first part, the machinability of two composites materials made of carbon fiber and epoxy matrix at standard cutting speed and at high cutting speed is investigated. Surface damages induced are analyzed using surface roughness tester and the scanning electronic microscope. The impact of cutting conditions, machining processes (i. E. , cutting tool, abrasive diamond cutter, abrasive water jet machining), and nature of composite materials on the form and size of the surface defects are studied. The second part of the thesis concerns the study of the dust generated during trimming in terms of number of particles present in air and masses. The effect of tool geometry, composite material and cutting conditions on the generated dust is studied. The last part is dedicated to the study of the relationship between machining processes, surface defects and mechanical behaviour of composite parts in quasi-static and dynamic environment. Specimens designed for quasi static tests are instrumented on the surface for the digital images correlations and high speed cameras to monitor the damage generation and progression during the tests. The dynamic tests are instrumented by an infrared camera in order to measure the thermal dissipation during the damaging phases of specimens
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Kim, Moo Sun. "Optimisation des structures composites en intégrant les paramètres de fabrication." Saint-Etienne, EMSE, 2007. http://www.theses.fr/2007EMSE0029.
Анотація:
Dans cette thèse, l’optimisation des propriétés mécaniques d’un matériau composite réalisé par moulage par compression a été réalisée en considérant l’évolution de la configuration des fibres durant le procédé. Ce changement de configuration concerne la fraction volumique de fibres et l’orientation de ces dernières. L’état des fibres initialement considéré comme homogène et isotrope peut devenir hétérogène et anisotrope à cause des caractéristiques du champ d’écoulement et la pression pendant le procédé. Afin de prévoir les changements de configuration durant le procédé, le phénomène de séparation des fibres ainsi que l’orientation de ces dernières ont été considérés numériquement par leur couplage avec l’analyse de l’écoulement réalisée par CVFEM. En se basant sur la configuration des fibres, les propriétés mécaniques des composites à fibres courtes ont été calculées. Delà, ces propriétés ont été utilisées pour le calcul de structure d’éléments de type plaque. Enfin, l’analyse numérique du procédé et l’analyse structurelle ont été couplées. De plus, une optimisation de la conception structurale et des conditions d’élaboration a été réalisée. L’épaisseur de la structure, la position et les dimensions de la précharge ont été retenues comme les variables de conception. Dans un premier temps, la méthode complexe a été utilisée pour l’optimisation de l’épaisseur. Les résultats d’optimisation de la plaque moulée par compression sont comparés avec ceux de la plaque considérée comme homogène et isotrope. Afin de résoudre le problème concernant les dimensions et la position de la précharge, un algorithme génétique a été implémenté. Les contraintes des vecteurs de conception et les caractéristiques du problème d’optimisation séparent l’espace de recherche en un espace de recherche valable et un espace de recherche non valable. Dans cette étude, la méthode de pénalité et une méthode de réparation modifiée sont retenues pour contrôler des solutions non valables. En les appliquant à une fonction test, les procédures d’optimisation pour ces deux méthodes ont été comparées. Les techniques suggérées dans cette étude ont été appliquées à une plaque rectangulaire symétrique, à la structure d’un capot de voiture et à une structure de forme arbitraire et dissymétrique et les résultats des optimisations ont été comparésIn this study, optimization of mechanical properties of a composite material product manufactured by compression molding process was performed by considering the changes of fiber states. Fiber states, which changes by the compression molding process, are fiber volume fraction and fiber orientation. These fiber states lose their initial properties and show non-homogeneous and anisotropic properties due to the pressure and velocity field generated during compression process. To predict the fiber states changes during the compression molding process, fiber separation phenomenon and orientation were numerically considered by coupling them with flow analysis computed by CVFEM. Based on the fiber states information, the mechanical properties of chopped fiber composite were computed. Then they were applied to the plate type structure analysis. In the gross, numerical analysis of process and structure were coupled. In addition, the optimization of structural design and process condition was performed. Structural thickness and precharge location and dimension were considered as the design variables. At first, the Complex method was implemented for thickness optimization. The optimization results of two cases, where the compression process was considered in one case and homogeneous and isotropic material were considered in the other, are compared. To resolve the precharge location and dimension optimization problem, genetic algorithm was implemented. The constraints of design vectors and the characteristic of optimization problem divide search space into feasible search space and unfeasible search space. To handle the constraints of optimization problem, the penalty function method and modified repair algorithm were applied. By applying them to the test function, optimization procedures for these two methods were compared. The suggested techniques were applied to symmetric rectangular plate, car-hood type structure and arbitrary and asymmetric shape structure and the optimization results were compared
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Khazma, Mahmoud. "Contribution à l’optimisation de composites cimentaires à base de coproduits du lin : procédés de traitement de la matière végétale et de la matrice ; impact de ces procédés sur les propriétés des composites élaborés." Amiens, 2008. http://www.theses.fr/2008AMIE0125.
Анотація:
Ce travail est effectué au sein de l’équipe ingénierie des matériaux et procédés (IMaP) au Laboratoire des Technologies Innovantes de l’Université de Picardie Jules Verne. Le but principal est de trouver de nouvelles voies de valorisation des co-produits du lin et notamment sur l’utilisation des anas (paille) de lin dans une matrice cimentaire. Les anas utilisés présentent comme inconvénient de ralentir la prise du ciment en gênant l’hydratation. Ces phénomènes sont dus à leur caractère hydrophile d’où l’intérêt des traitements hydrophobisants mis en place durant cette thèse. Les anas traités ont été caractérisés par différentes méthodes (MEB, FTIR, diminution de leur caractère hydrophile…) et les répercussions de ces traitements sur l’hydratation du ciment et les caractéristiques physico-chimiques des composites élaborées ont été détaillées et quantifiées. La deuxième voie explorée dans cette thèse est le traitement de la matrice par des molécules issues de la biomasse. Les caractéristiques des composites obtenues après la réalisation des traitements optimisés montrent un aspect compétitif comparés avec des composites préparés avec des granulats végétaux commerciauxThis work is done in the processes and materials engineering group of the Laboratory of innovating technologies of the University of Picardy Jules Verne. The main goal of this work is the valorization of vegetables’ byproducts, specifically the use of flax shives as aggregates in cementitious matrix. Flax shives, like all lignocellulosic materials, are known by their high hydrophilic properties. During concrete confection, shives absorb mixing and inhibit the cement hydration. To optimize their use, these shives must be hydorphobisated. Treated shives are characterized by SEM, FTIR, water absorption…. Then, the impact of these treatments on the hydration of cement matrix and the physico-chemicals characteristics of composites are quantified and evaluated. The second way explored in this thesis is the matrix treatment. These treatments are done using molecules extracted from the biomass. The elaborated composites show a high competitive properties in comparison with composites prepared with commercial vegetables aggregates
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Davila, Montano Yves Angel. "Etude multi-échelle du couplage matériau-procédé pour l'identification et la modélisation des variabilités au sein d'une structure composite." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30009/document.
Анотація:
Une des problématiques liées à l'utilisation des matériaux composites dans les structures tient à la difficulté de prévoir l'effet des variabilités inhérentes à ce type de matériau sur le comportement mécanique. Les propriétés d'une structure composite dépendent non seulement du procédé, mais aussi des matières premières et des choix de conception. Dans le but d'introduire des variabilités géométriques dans le calcul numérique des pièces composites, on part dans ce travail de l'hypothèse que les variations des grandeurs géométriques ne sont pas distribuées totalement aléatoirement, mais que celles-ci suivent des évolutions spatiales continues. Pour que les valeurs d'entrée qui nourrissent le modèle numérique soient basées sur la réalité du matériau, l'identification et la quantification des plages de variabilités et de leurs évolutions sont réalisées sur la période de la fabrication de plaques composites CFRP comptant ici 16 plis avec une stratification quasi isotrope et polymérisées en autoclave. Parmi les sources de variabilité identifiées et quantifiées, l'étude de la répartition des désalignements des fibres dans le plan et de l'évolution des variations des épaisseurs des plis a mené à la proposition de lois mathématiques d'évolution spatiale basées sur la réalité du matériau dans la pièce. Ces lois mathématiques sont ensuite utilisées pour récréer numériquement plusieurs structures composites différentes de la structure observée mais qui possèdent des valeurs de dispersions des propriétés similaires aux plaques réelles. Enfin, les structures numériques sont analysées dans un modèle éléments finis pour évaluer l'impact des dites variabilités géométriques et matériaux sur les propriétés mécaniques de la structure finale au travers de plusieurs études de casOne of the major challenges related to the use of composite materials in structural applications is the difficulty to predict the effect of their inherent variabilities on the mechanical behaviour for such materials. The structural properties do not only depend on the fabrication process, but also depend on the raw materials and design considerations. The major goal of this thesis is the introduction of geometrical variabilities into a finite element (FE) model starting from the hypothesis that geometrical variations are not completely randomly distributed, but they maintain a spatial continuous evolution. To guarantee that the input parameters of the FE model are based on the reality of the material, the identification and quantification of the variability distributions together with their spatial evolutions are performed during the fabrication of CFRP composite plates. These plates have a 16 ply quasi-isotropic stratification and are cured in autoclave. Among the identified and quantified variability sources, the study of the in plane fibre misalignments and the evolution of the ply thickness variations has conducted to the proposition of mathematical representations of the spatial evolution of these variables based on the material reality. These mathematical representations are used to recreate different sets of virtual composites structures maintaining dispersion values similar to the real plates. Finally, the virtual structures are analysed in the FE model to evaluate the impact of such geometrical and material variabilities on the mechanical properties of the final structure
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Drapier, Sylvain. "Modélisation multi-échelle des structures composites, comportement en compression et lien avec les procédés." Habilitation à diriger des recherches, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00562396.
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Venault, de Bourleuf Antoine. "Elaboration d'hydrogels composites chitosane/charbon actif à visée cicatrisante par procédés d'inversion de phase." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20048/document.
Анотація:
Des hydrogels composites de chitosane et de charbon actif ont été préparés par séparation de phase induite par (i) contact de la solution de polymère avec une solution aqueuse de non-solvant (procédé par immersion) et (ii) pénétration de vapeurs de non-solvant dans la solution de polymère (procédé VIPS). La caractérisation multi-échelle (SAXS, WAXS, MEBE, module élastique, tests de diffusion) des gels a montré que le mode de contact n'avait pas d'influence sur les propriétés fonctionnelles des gels. Les structures obtenues sont homogènes, poreuses et amorphes. Elles conviennent pour constituer la couche de pansements cicatrisants en contact avec les plaies de type escarre. Un modèle original de gélification du chitosane, couplant transferts de matière, transferts de chaleur et réactions chimiques, a été élaboré. Il a permis de déterminer les temps caractéristiques de gélification, d'approcher les profils de concentration des espèces, et de corroborer la non-influence du procédé sur la structuration des matrices finales, par l'analyse des transferts mis en oeuvreChitosan/Activated carbon composite hydrogels were prepared by phase separation induced by (i) immersing the polymeric solution in a non-solvent solution (wet process) and (ii) exposing the polymeric solution to non-solvent vapors (VIPS process). The multi-scale characterization approach (SAXS, WAXS, MEBE, storage modulus, diffusion tests) did not evidence any influence of the contact mode on the functional properties of the gels. Final structures are homogeneous, porous and amorphous. They are suitable to constitute the wound dressings layer in contact with eschar-like sores. An innovative chitosan gelation model was developed coupling mass transfers, heat transfers and chemical reactions. It permitted to forecast gelation times and concentration profiles. Simulation also corroborated the non-influence of the process on the final structuring of the matrices, analyzing transfers throughout the elaboration
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Dkier, Mohamed. "Etude rhéocinétique de polyamides HT : Application à la mise en forme de matériaux composites par des procédés réactifs." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI080/document.
Анотація:
Les travaux de cette thèse concernent l’étude et la modélisation rhéocinétique de systèmes chimiques réactifs à base de prépolymères PA haute température (PA-HT) pour la mise en forme de composites de hautes performances à base de matrice thermoplastique. Ils visent, plus particulièrement, le développement d’une métrologie adaptée pour le suivi de réactions très rapides sous hautes températures (supérieures à 275°C) et pouvant atteindre des degrés de conversions très élevés à des temps très courts. La viscosité du milieu atteint des valeurs supérieures à 10 Pa.s en moins d’une minute. L’intérêt d’une telle étude est double : i) l’optimisation du temps nécessaire pour injecter la matrice à l’intérieur du moule dans lequel est prédisposé un renfort fibreux. En effet, le contrôle du degré d’avancement d’un tel système thermoplastique est un paramètre critique de la mise en forme. Le but étant de garantir un degré optimum dans une pièce ; ii) une meilleure compréhension des relations structures-propriétés. Dans le cadre de ce travail, de nombreuses formulations prépolymère-allongeur de chaine ont été étudiées avec ou sans fibres de verre continues. Au vu de la forte réactivité du milieu, les moyens classiques de suivi de la réaction d’allongement ont montré leurs limites pour l’étude de ces systèmes complexes, notamment aux temps courts représentatifs de ceux pratiqués en tête d’injection et lors de l’imprégnation du renfort fibreux. A cet effet, des métrologies originales ont été développées consistant à coupler la rhéométrie, la spectroscopie infrarouge haute température et la diélectrométrie. Le but ultime étant de corréler la viscosité et l’évolution du taux de conversion dans le moule. Ensuite, une approche de modélisation rhéocinétique a été proposée pour pouvoir prédire in-situ l’évolution de la viscosité au cours du processus de la mise en forme et notamment aux temps courts. Cette chimie a ensuite été mise en situation dans un procédé de transfert instrumenté. Une fenêtre de mise en œuvre de composites PA-HT/FV a été obtenue. Enfin, les relations structure/ propriétés physiques, mécaniques et morphologiques des pièces composites obtenues ont été établiesThe main objective of this work has been to develop an experimental investigation making it possible to monitor, as well as achieve a deeper understanding of the structural evolution of high temperature polyamide (PA-HT) as a thermoplastic-based composite matrix. Various formulations of prepolymer with chain extender (CA) were studied at different stoechiometry ratios and temperatures with or without continuous glass fibers. Furthermore, the interest of such a study is twofold: i) optimization of the time required for injection of the reactive system into the mold in which a fibrous reinforcement is predisposed. Thereby, the control of the conversion amount of such thermoplastic system is a critical parameter for a better control of impregnation. ii) a better understanding of structure-property relationships of the obtained thermoplastic composites. Since that the reaction kinetic was demonstrated very fast to be monitored at short times by usual technics at high temperatures above 275°C), the chemo-rheological evolutions were firstly studied ex-situ by coupling rheology with fast FTIR and dielectric spectroscopy (DRS). The ultimate purpose was to correlate the viscosity and the conversion rate in the mold. Then, a rheokinetic modeling approach was performed in order to be able to predict the evolution of the viscosity in particular at very short times (less than 2 minutes which the conversion reaches about 80%). In this work, hybrid process coupling “Reactive Extrusion”and “Resin Transfer Molding” machine (T-ERTM) equipped with an instrumented mold was designed and developed. Secondly, the hybrid process coupling “Reactive Extrusion” and “Resin Transfer Molding” machine (TP-ERTM) with an “instrumented mold” was developed with specific dielectric sensors in order to in-situ track viscosity and the extent of the reaction. The in-situ results corroborate the ex-situ ones aforementioned. Overall, a processing window was obtained for each reactive system to ensure a good preform impregnation for the manufacturing of complex and continuous glass fiber-reinforced parts. Herein, the structure/physical/mechanical/morphological properties of the obtained composites have been established
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Bohr, Élaine. "Étude des échanges thermiques dans la fabrication des composites par les procédés d'injection sur renfort." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0017/MQ53559.pdf.
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Zhang, Ga. "Etudes des procédés d'élaboration et des propriétés des revêtements de PEEK et de ses composites." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2060.
Анотація:
Depuis plusieurs années, des dépôts thermoplastiques deviennent attrayants pour répondre aux exigences économiques et écologiques du domaine industriel. Le PEEK (polyétheréthercéone) est un polymère aux propriétés mécaniques, notamment tribologique, remarquables. Son comportement tribologique, notamment sa capacité de anti-usure, peut être amélioré par l'ajout des renforts sous forme de particule ou de fibre. Des études préliminaires montrent que des dépôts de PEEK pur ont des bonnes propriétés mécaniques. Cependant, c'est difficile d'obtenir des dépôts composites homogènes à base de PEEK en utilisant les techniques traditionnelles de l'élaboration du dépôt en raison de l'agglomération inévitable de ces renforts et la mauvaise coulabilité des poudres de PEEK. Cette étude a donc pour objectif de réaliser des dépôts à base de PEEK (PEEK pur et PEEK+renfort) et d'étudier leurs propriétés mécaniques, notamment leurs comportements en frottement. Dans ce contexte, quatre aspects suivants ont été étudiés. Dans un premier temps, on développe un nouveau procédé pour élaborer des dépôts à base de PEEK (dépôt pur et composite) par la technique de sérigraphie. La seconde phase traite le comportement lors de la cristallisation du dépôt amorphe de PEEK ; la corrélation entre ce comportement et certaines propriétés mécaniques des dépôts a été clarifiée. Ensuite, le comportement en frottement et le mécanisme tribologique des dépôts à base de PEEK ont été étudiés. A la fin, une étude sur la faisabilité de densification par laser des dépôts à base de PEEK a été effectuée afin de éviter un possible surchauffe du dépôt métallique provoqué par le traitement thermique destiné à densifier le dépôtIn recent years, driven by economic and ecologic reasons, thermoplastic coatings have been very attractive for industrial applications. The PEEK (polyetheretherketone) is a polymer with excellent mechanic properties, in particular a good tribological performance. Its tribological behaviour, especially wear resistance properties, can be improved when it is reinforced by the micro-fillers in forms of particles or fibres. Some previous studies show that the pure PEEK coating exhibits good mechanical properties. However, homogenizing the reinforcements in PEEK matrix seems very difficult in the elaboration process. Therefore, it's difficult to obtain a homogeneous PEEK based composite coating using the conventional coating methods. The objective of this work is thus to realize PEEK based coatings (pure and composite) with good mechanical performances. With regard to this aim, four following directs of work have been carried out. Firstly, a new method for the elaboration of PEEK based coatings was developed using screen printing technique. Secondly, the crystallization behaviour of amorphous PEEK coating was studied and this crystallization behaviour was correlated with coating mechanical properties. Thirdly, the frictional performances of PEEK based coatings were examined; the frictional mechanism was discussed. Finally, a study on the feasibility of densifying by laser the PEEK based coatings was performed
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Waris, Marc. "Mise en œuvre, instrumentation, validation et modélisation d'un système d'injection RTM pour la fabrication de structures composites de hautes performances." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00849584.
Анотація:
Les matériaux composites ont connu ces dernières années une forte croissance, croissance aujourd'hui renforcée par les nouvelles normes européenne visant à diminuer les émissions CO2 d'ici 2020. La réalisation de pièces complexes peut poser de nombreuses problématiques de fabrication comme la formation de zones sèches, ou la création de distorsions géométriques. Les origines de ces problématiques sont souvent liées à un manque de connaissance et de maîtrise des phases d'imprégnation des renforts et de cuisson du matériau. L'amélioration de la robustesse des procédés nécessite d'avoir une connaissance fine des phénomènes physiques qui ont lieu lors de l'élaboration. Dans cette perspective, les procédés d'élaboration de matériaux composites ont été étudiés à travers la mise en place d'un démonstrateur de laboratoire dans le cadre du projet LCM Smart. Ce pilote d'injection a permis de valider des solutions d'instrumentation, à partir de capteurs innovants (OFS) développés en partenariat avec le laboratoire d'optique Hubert Curien.L'application de cette instrumentation dans le cadre du suivi du procédé RTM a démontré les capacités des OFS pour le suivi des caractéristiques physiques de la pièce (le front d'écoulement, la température, les déformations résiduelles et le degré de cuisson). La comparaison des caractéristiques mesurées avec des simulations numériques effectuées en collaboration avec ESI, a montré une bonne corrélation.Enfin, l'instrumentation a permis de mettre en évidence l'intérêt d'un outillage composite en HexTool pour la réduction des contraintes résiduelles liées à l'interaction outil/pièce.
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Andriamananjara, Koloina. "Modélisation numérique des procédés LCM à l’échelle des milieux homogènes équivalents en cours de déformation – intégration de la pression capillaire lors de l’infusion et équilibrage post-infusion." Thesis, Lyon, 2019. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02921453.
Анотація:
Le procédé par infusion de résine liquide consiste à imprégner un renfort fibreux à travers son épaisseur, sous l’effet d’un gradient de pression créé par la mise sous vide du système. Ce procédé hors autoclave, a été mis au point afin de réduire les coûts de fabrication et de stockage des matériaux et assurer un bon remplissage des pièces de grandes dimensions ; d’où l’intérêt grandissant de l’industrie aéronautique pour cette technique. Ces travaux de thèse, dans le cadre de la Chaire Hexcel-Mines Saint-Etienne visent à établir un outil numérique robuste et prédictif pour simuler à l’échelle de la structure élaborée les principaux phénomènes physiques apparaissant pendant le procédé. Afin de mieux représenter ces phénomènes complexes multi-physiques, et multi-échelles lors de l’élaboration, une nouvelle approche numérique basée sur la méthode éléments-finis est développée pour modéliser d’une part les effets capillaires lors de la phase critique d’infusion, et d’autre part les écoulements post-infusion durant la phase de rééquilibrage. A l’échelle macroscopique, les effets capillaires sont représentés par un tenseur de contraintes capillaires agissant à l’interface bi-fluide de l’écoulement modélisé par les équations de Darcy. Le modèle est aussi adapté à l'échelle mésoscopique afin de simuler l’écoulement dans des torons de fibres. Une première approche de la modélisation de l'étape de post-infusion qui décrit la forte interaction entre la déformation de la préforme et l’écoulement de résine à la fin du remplissage, est ensuite propose.L’intégration de la modélisation de cette phase présente un premier pas vers les simulateurs dans un contexte industrielThe LRI process consists in impregnating a fibrous preform through its thickness, under the pressure gradient created by pulling the vacuum. This out-of-autoclave process was developed to reduce manufacturing costs and ensure proper filling of large parts; hence the increasing interest of the aeronautical industry in this technique. This work, within the framework of the Hexcel-Mines Saint-Etienne Chair, aims to establish a predictive numerical tool to simulate the main physical phenomena occurring during the process at macroscale. In order to properly model the complex and multi-scale phenomena during the infusion process, a numerical approach based on finite-element method is developed to model the capillary effects during the filling stage and to model the post-filling stage. Capillary effects are represented by a capillar stress tensor acting at the bi-fluid interface of the flow modelled by Darcy's equations. By generating a pressure jump, it requires a local pressure enrichment of the elements crossed by the fluid front. The results are validated with a convergence analysis and a confrontation with experimental data. The model is adapted to the mesoscale to simulate the flow through the tows. A first approach of post-filling stage modeling is proposed, which describes the interaction between the preform deformation and the resin flow after the filling. Modeling this stage allows to study the influence of fluid-solid coupling on the final part regarding the dimensional tolerances, and to predict the evolution of the fibre volume fraction which determines the part mechanical properties. The first simulation tests reveal a high potential for industrial simulators
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Rahme, Pierre. "Contribution à l'étude de l'effet des procédés de perçage-alésage sur l'apparition du délaminage dans les structures composites épaisses." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/2154/.
Анотація:
Les matériaux composites, notamment à fibres de carbone, sont de plus en plus utilisés dans le domaine aéronautique. L'assemblage des différentes pièces de structure et d'habillage nécessite la réalisation de logements pour mettre en place rivets et boulons. Le perçage par enlèvement de matière de ces logements dans des panneaux épais en carbone/époxy provoque des défauts en entrée, sur la paroi du trou et en sortie de plaque. Ces défauts de différentes natures diminuent la qualité du trou percé ainsi que la résistance du matériau à la rupture. L'identification et la minimisation de ces défauts font l'objet de cette étude. Une observation en temps réel de l'initiation et de la propagation des défauts est ainsi effectuée en premier lieu à l'aide de caméras à prise de vue rapide et à thermographie infrarouge. Des observations microscopiques ont également été réalisées sur des perçages pleine matière. Parmi les défauts observés, le délaminage à la sortie du trou, considéré comme le défaut majeur, est directement lié à la force axiale (FZ) de l'outil. Afin de minimiser ces défauts, l'étude a donc porté sur la modélisation de cet effort axial et sur son lien avec le délaminage du stratifié usiné. Ainsi, dans un premier temps, l'effort critique de délaminage en perçage d'un matériau orthotrope est modélisé analytiquement. Plusieurs hypothèses de chargement et de conditions aux limites sont développées afin de permettre une adaptation du modèle à la géométrie d'outil souhaitée. Ce modèle analytique est validé par une modélisation numérique (méthode des éléments finis) et par une campagne expérimentale (essais de poinçonnage). Dans un deuxième temps, un modèle d'effort phénoménologique reliant l'effort axial de perçage aux conditions de coupe est développé. Ce modèle d'effort simple à mettre en place offre l'avantage d'être utilisable en perçage ou en alésage et d'être adaptable à la géométrie d'outil choisie. Enfin, ces deux parties sont utilisées pour en déduire les conditions de coupe critiques de délaminage. Cette méthode adaptative à la géométrie d'outil permet donc de déterminer, pour un matériau donné, les conditions de coupe qui permettent de minimiser le délaminage lors des opérations de perçage et d'alésage. L'étude menée contribue ainsi à l'optimisation du process de perçage-alésage des matériaux composites, tant du point de vue de la conception des outils coupants que du point de vue du pilotage du processThe composite materials, including carbon fibers, are increasingly used in aeronautics. The assembly of the various structural parts and the covering requires the creation of the rivets and bolts housing. The drilling by removing material from those houses panels thick carbon / epoxy causing defects at the entry, on the wall of the hole and at the exit of the plate. These various defects diminish the quality of the hole and the failure strength of the material. The identification and the minimization of these defects are the subject of this study. A real-time observation of the initiation and the propagation of defects is firstly done by using fast-shoot and infrared cameras. Microscopic observations were also conducted on full field drillings. Among the observed defects, delamination at the hole exit, considered as the major defect, is directly related to the tool thrust force (FZ). To minimize these defects, the study has focused on modeling of this thrust force and its link with the delamination of the machined laminate. Thus, in a first time, delamination critical thrust force when drilling orthotropic material is modeled analytically. Several hypothesis of loading and boundary conditions are developed in order to adjust the model to the desired tool geometry. This analytical model is validated by a numerical modeling (finite elements method) and an experimental study (punching tests). In a second step, a phenomenological model linking drilling thrust force to cut conditions is developed. This simple model offers the advantage of being used in drilling or reaming and to be adaptable to the chosen tool geometry. Finally, both parties are used to deduce the critical cutting conditions on delamination. This adaptive method to the tool geometry allows to determine, for a given material, the cutting conditions that minimize delamination during drilling and reaming operations. The leading study contributes to the optimization of the drilling-reaming process of the composite materials, both in terms of the cutting tools design that in terms of steering the process
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Gantois, Renaud. "Contribution à la modélisation de l'écoulement de résine dans les procédés de moulage des composites par voie liquide." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1652/.
Анотація:
Les procédés de moulage des composites par voie liquide représentent des solutions très attractives sur le plan industriel, car ils permettent de réaliser des pièces complexes et de grandes dimensions à bas coûts. Néanmoins, ces procédés demandent une bonne maîtrise des mécanismes d'imprégnation qui restent relativement difficiles à anticiper. Le travail s'articule autour d'une étude expérimentale et numérique, visant à modéliser l'écoulement de la résine liquide dans le renfort fibreux pendant l'étape de remplissage. Le moyen d'essai développé est destiné à la mesure de la perméabilité, à la fois dans le plan et dans la direction transverse au renfort. L'étude numérique porte sur la simulation des écoulements macroscopique et microscopique. À l'échelle macroscopique, l'originalité du modèle proposé réside dans le couplage des méthodes BEM et Level Set, en 2D et 3D. À l'échelle microscopique, un solveur stationnaire BEM a été développé pour évaluer la perméabilité d'une microstructure fibreuse en 2DLiquid Composite Molding (LCM) is more and more used in industry for its ability to produce complex and large parts at low cost. However, this process needs a special care to anticipate properly the impregnation of the fibrous reinforcement, which remains a challenging task important to achieve. This work is divided into an experimental and a numerical study. It aims to model the resin flow through the fibrous reinforcement occurring during the mold filling stage. An experimental setup has been designed to measure both plane and transverse permeabilities of the reinforcement. The numerical study is focused on the simulation of the flow at macroscopic and microscopic scales. At macro scale, our main contribution is the coupling between BEM and Level Set methods, which has been achieved for both 2D and 3D problems. At micro scale, a stationary BEM solver has been developed to evaluate the transverse permeability of a 2D fibrous microstructure
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Mayer, Philippe. "Contribution à la définition du processus de conception et de réalisation de pièces produitsà hautes caractéristiques spécifiques." Thesis, Paris, ENSAM, 2017. http://www.theses.fr/2017ENAM0003/document.
Анотація:
L’objectif de ces travaux de thèse est de contribuer à la compréhension d’un procédé de mise en forme composite appelé EPITHER. Il s’agit d’un procédé visant la réalisation de pièces composites massives à utilisations structurelles pour les marchés de l’automobile et de l’aéronautique. Il a été breveté en 2011 et en 2015/2016.Les trois étapes de réalisation des pièces EPITHER sont les suivantes : enroulement d’une préforme en optimisant l’anisotropie du composite en fonction des chemins d’efforts de la pièce réelle, mise en forme de la préforme par thermoformage, apport de propriétés morphologiques supplémentairesLes travaux de thèse s’orientent autour de trois axes majeurs : la mise en place d’une phase expérimentale, la compréhension des étapes de consolidation des pièces et l’influence des paramètres de mise en formeThe objective of this work is to contribute to the comprehension of a new composite forming process which name is EPITHER. This forming process was created to produce massive composites parts used for structural applications in automotive and aeronautics industries. Two patents have been deposed in 2011 and in 2015/2016.There are three steps in the forming process EPITHER: winding a preform in order to maximize and optimize the anisotropy of the composite considering the mechanical specifications of the final part, forming the preform by a thermoforming step, add morphological properties in a last step.The Phd deals with three major research axis: setting up an experimental study, the comprehension of the consolidation steps and a study of the consolidation parameters
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Rothan, Alexandre. "Etude rhéologique de formulations thermodurcissables, pour la modélisation de procédés de type SMC." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAE003/document.
Анотація:
Les travaux présentés s’axent autour de 2 chapitres indépendants : - le 1er concerne l’étude rhéologique d’une formulation pour SMC sans fibres. Cette étude permet d’élaborer des lois de comportement rhéologique. Ces lois sont ensuite insérées dans un code de calcul de simulation numérique afin de prédire les efforts mis en jeu lors d’une compression. Ces données simulées sont comparées avec des données de compression obtenues expérimentalement. - le 2ème se penche sur l’étude d’un comportement rhéologique rare : la rhéopexie négative. La viscosité de l’échantillon dépend de l’histoire de cisaillement qui lui est appliquée. Ce comportement est très sensible à la composition du mélange, et fait intervenir 4 constituants. Dès lors que l’un d’eux est retiré, le phénomène disparaît. Le mélange étudié est constitué de produits classiquement utilisés pour la production de SMCThe research presented is divided into 2 independents chapters: - the 1st one focuses on the rheological study of a fibreless formulation for SMC. This study allows us to write constitutive equations of the formulation. These equations are in turn implemented in a numerical simulation program, in order to predict the forces generated during a compression experiment. These simulated data are eventually compared with experimental data obtained during compression.- the 2nd chapter concerns the study of a rare rheological behaviour: the negative rheopexy. The viscosity of the sample depends on its shear history, in a very different way than a thixotropic sample’s viscosity would. This rheological behaviour is very component sensitive, and results from the interactions between 4 components. As soon as one of them is missing, the negative rheopexy disappears. The mixture studied is constituted of products traditionally used for the production of SMC
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Hajj, Nemr El. "Contribution à la conception et à l'élaboration d'une âme multicouche multifonctionnelle agrosourcée pour panneau sandwich : étude expérimentale et modélisation." Amiens, 2010. http://www.theses.fr/2010AMIE0107.
Анотація:
Depuis les années 90, de nouveaux matériaux composites ont émergé dans le paysage industriel : les contraintes environnementales et les nouvelles réglementations sur le recyclage des matériaux composites ont poussé les industriels à développer de nouveaux matériaux issus de ressources renouvelables. L'objectif de cette étude est de se doter de moyens et d'outil pour la conception et la réalisation d'une âme de structure sandwich 100% agro-sourcée répondant à des fonctionnalités mécaniques, thermiques et acoustiques. Il s'agit à travers ce travail de développer des procédés d'élaboration de matériaux composites auto-liés, agro-liés et plaques thermocompressées, valorisant ainsi les produits les moins nobles de la plante de lin (les étoupes et les anas de lin). L'interaction procédé – produit est plus que jamais vrai dans le cas de cette nouvelle famille de matériaux composites 100% agro-sourcés. Des moyens expérimentaux d'élaboration et de caractérisation ont été établi. Elles visent à établir un lien entre les matières premières (anas et étoupes de lin), le procédé de fabrication et les propriétés recherchées (mécaniques, thermiques et acoustiques). En ce qui concerne les outils de modélisation, la pertinence de divers modèles micromécaniques et thermiques a été évaluée. Ces modèles bien évidemment prennent en compte les propriétés mécaniques et thermiques des constituants ainsi que les paramètres géométriques et structuraux (rapport de forme des renforts – diamètre sur longueur -orientation des fibres). Cette étape est loin d'être aisée compte tenu de la complexité des matériaux et de la variabilité des constituants. Mais elle est nécessaire si l'on souhaite dans le futur proposer un outil d'aide à la décision dans le choix d'une solution optimale alliant fonctionnalités acoustiques, thermiques et mécaniques. Cette thèse a permis de proposer plusieurs multi matériaux présentant des performances à la fois mécanique, acoustique et thermique très intéressantes qui augurent à de bonnes perspectivesSince the 90s, new composite materials have emerged in the industrial domain : environmental constraints and new regulations on the recycling of composite materials have pushed the industry to develop new materials from renewable resources. The objective of this study is to acquire knowledge of resources and tools for the design and implementation of a 100% agro-sourced core of sandwich structure satisfying mechanical, thermal and acoustic features. This work consists of developing methods for elaborating self-bonding composites, agro-linking composites and thermopressed plates, thereby promoting the products of lesser quality flax plant (flax-tow and shives). The interaction method-product is more than ever true in the case of this new family of agro-sourced composites. Experimental elaboration development and characterization have been established. They aim to establish a link between raw materials (anas and flax tow), the manufacturing process and the desired properties (mechanical, thermal and acoustic). Regarding the modelling tools, the relevance of various micromechanical and thermal models was evaluated. These models must obviously take into account the mechanical, thermal and acoustic properties of components as well as the geometric and structural parameters (ratio of reinforcements on length-diameter – fiber orientation). This step is difficult due to the complexity of materials and the variability of the components. However, it is necessary if there is need to provide, in the future, a tool for decision support in selecting an optimal combination of acoustic, thermal and mechanical features. This thesis has allowed proposing several multi-performance materials with very interesting mechanical, acoustic and thermal performances with good prospects
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Chaouki, Hicham. "Modélisation du comportement des composites thermoplastiques à renforts continus dans les procédés de mise en forme." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/27682/27682.pdf.
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Salem, Mohamed Medhat. "Etude expérimentale et numérique des défauts de bouclage et de glissement lors de la mise en forme de composites structuraux à base de fibres synthétiques et végétales." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0117.
Анотація:
Les composites à renforts fibreux sont très prisés dans les industries de pointe comme l’aéronautique ou l’automobile du fait de leur rapport propriété mécanique/masse supérieur à celui des métaux. Leur mise en forme complexe présente de forts enjeux scientifiques, notamment pour les composites à renforts tissés. En effet, les renforts tissés sont sujets à l’apparition de défauts lors de leur mise en forme sur géométries complexes à double courbure. Certains de ces défauts ont déjà fait l’objet de plusieurs études alors que d’autres, comme les défauts de bouclage et de glissement des mèches, n’ont pour le moment pas encore été totalement explorés. À l’heure actuelle, les codes de simulations ne peuvent pas prédire précisément l’apparition et le développement des défauts de bouclage et de glissement des mèches lors de la mise en forme des renforts tissés. L’une des raisons est le manque de connaissances sur l’origine et la cinématique de développement de ces défauts. Ce travail de thèse propose d’apporter plus de compréhension sur ces défauts par une approche expérimentale et numérique. Concernant le défaut de bouclage, l’influence des tensions dans les réseaux de mèches, de la nature du renfort, de l’armure du renfort et des dimensions des mèches ont été étudiés. Pour le défaut de glissement, l’influence du type de renfort, des tensions dans les mèches, de l’armure du renfort et de l’orientation des mèches dans le renfort ont été explorés. Ces résultats ouvrent des perspectives concernant l’amélioration de la qualité des pièces compositesComposites with fibrous reinforcements are extensively used in advanced industries such as aeronautics or the automotive industry because of their higher mechanical property/mass ratio compared to that of metals. Their complex shape forming presents major scientific challenges, particularly for composites with woven reinforcements. In fact, woven reinforcements are subject to defects when shaped on complex geometries with high curvature. Some of these defects have already been the subject of several studies, while others, such as the tow buckling and sliding defects, have not been fully explored yet. At this moment, simulation codes cannot accurately predict the occurrence and development of tow buckling and sliding defects during the shape forming of woven reinforcements. One of the reasons is the lack of knowledge about the origin and kinematics of these defects. This thesis work proposes to bring more understanding on these defects through an experimental and numerical approach. Concerning the tow buckling defect, the influence of tensions in the tows network, the nature of the reinforcement, the reinforcement weave and the dimensions of the tows have been studied. For the sliding defect, the influence of the type of reinforcement, tensions in the tows, the reinforcement weave and the orientation of the tows in the reinforcement have been explored. These results open up perspectives for improving the quality of composite parts
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Dufour, Dabadie Isabelle. "Contribution à l'évolution des procédés de contrôle non destructif par capteurs inductifs : application au cas des matériaux composites carbone." Paris 11, 1993. http://www.theses.fr/1993PA112123.
Анотація:
Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés des capteurs inductifs dans le cadre d'utilisation en contrôle non destructif. L'exposé se décompose en trois phases au cours desquelles sont abordés successivement l'étude des relations entre le capteur et la cible, les problèmes liés à l'instrumentation ainsi que l'aspect traitement du signal. L'interaction entre la grandeur émise par le capteur et l'objet éclairé par le champ, pour des cibles de natures différentes, est abordée dans un premier temps sous l'aspect physique. Les enseignements que l'on tire de ce modèle interne facilitent l'élaboration d'un modèle électrique de type externe simplifié mais suffisamment représentatif pour permettre en temps réel une estimation correcte des propriétés de l'objet à partir des données fournies par le capteur. Les problèmes d'instrumentation sont abordés en s'appuyant sur les notions théoriques dérivées des lois de l'électromagnétisme. Une structure de capteur performante, apte à fournir un compromis entre la portée et la résolution spatiale, est proposée et testée. La dernière partie aborde la résolution du problème inverse dans le cas d'une application au contrôle non destructif des matériaux composites carbone à usage aéronautique. Ce traitement, qui reste compatible avec des cadences de contrôle élevées permet d'estimer la conductivité électrique locale de la cible et la distance d'observation à partir des signaux bruts issus du capteur
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Hoppe, Sandrine. "Contribution à l'étude de deux procédés d'élaboration de matériaux composites présentant des propriétés d'absorption aux ondes hyperfréquences." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_HOPPE_S.pdf.
Анотація:
L’objet de cette thèse est l'étude de procédés d'élaboration de matériaux composites présentant des propriétés d'absorption aux ondes hyperfréquences. Ces matériaux sont constitués d'une matrice polymère au sein de laquelle sont dispersées des particules conductrices. Leurs propriétés d'absorption sont fonction de la fraction volumique, de la taille, de la forme et de la répartition spatiale des inclusions. Cette répartition, qui dépend des conditions expérimentales d'élaboration de ces matériaux, est le paramètre déterminant de la qualité de la réponse électromagnétique. Deux procédés d'élaboration ont fait l'objet d'une analyse approfondie: (1) le malaxage par extrusion d'un polymère thermoplastique et de particules de noir de carbone (2) l'encapsulation de particules de noir de carbone au cours de deux polymérisations radicalaires conduites en suspension. Dans une première partie, la modélisation du mélange des deux constituants dans l'extrudeuse est effectuée. Elle repose sur une approche systémique utilisant le couplage entre un modèle d'écoulement du polymère en l'absence du noir de carbone et un modèle de dispersion des particules de noir de carbone. La deuxième partie concerne la mise au point et l'optimisation des principaux paramètres du procédé d'encapsulation. L’observation par microscopie optique et électronique à transmission, couplée à l'analyse quantitative d'images, est une méthode performante pour caractériser la dispersion du noir de carbone. La détermination des caractéristiques électromagnétiques des matériaux permet de juger la qualité du mélange vis-à-vis de la propriété recherchée
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Zaidani, Mouna. "Modélisation numérique de la mise en oeuvre des matériaux composites par les procédés d'infusion sous membrane flexible." Le Havre, 2012. http://www.theses.fr/2012LEHA0018.
Анотація:
La modélisation des procédés de mise en œuvre des matériaux composites par infusion, nécessite la prise en compte du couplage hydro-mécanique entre l’écoulement de la résine et la déformation de la préforme fibreuse. Dans ce travail nous avons intégré un modèle de formation de vides à un modèle numérique pour le traitement du couplage hydro-mécanique en milieux fibreux déformable. Ce modèle de couplage hydro-mécanique est basé sur des équations de conservation moyennées obtenues par une prise de moyenne, sur un VER (Volume Elémentaire Représentatif) déformable, des équations de conservation locales relevant de la mécanique des milieux continus (masse, quantité de mouvement). Afin de mieux contrôler ces procédés d’infusion, où les étapes d’infiltration de la résine et de la compression du renfort se déroulent simultanément, il est important de prédire le temps d’infusion, l’évolution de l’épaisseur de la pièce et le taux de défaut. Le modèle de formation de défauts intégré ici est basé sur un modèle mathématique permettant de prédire l’évolution de la répartition et du taux volumique des défauts (micro-vides et macro-vides) dans la pièce en fonction des paramètres procédé. Une attention particulière sera protée à l'étude et l'analyse de l'influence de la déformabilité du renfort fibreux sur les caractéristiques (porosité, taux de vaide,. . . ) de la pièce obtenueIn the infusion process, it is important to take into account the reinforcement deformation as well as the resin flow. Moreover, the analysis of the process physics clearly shows the existence of a hydro-mechanical coupling between two phenomena. In this work , a numerical tool to model the hydro-mechanical coupling of unsaturated deformable fibrous medium, considering a void formation and compression/tow saturation model is presented. The case study of two phase defromable medium requires an analyse of the pore scale phenomena and an up-scaling method on a Representative Volume (REV) of the local mass conservation equations, the reinforcement compressibility and the resin flow occur simultaneously ans there is thus a mutula influence between the two solid and liquid phases. It is important to simulate the infusion process by calculating the maximum height infused by the resin, the final height of the part, the infusion time and the content and entrapped air un the final part. In the simulation code, a void formation model is integrated considering two different flows in the macropore and the micropore, respectively, the viscous flow ans the capillary wicking. The influence of fibrous medium deformation on the fiber tow saturation and void formation during infusion is presented too
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Sublet, Marcq Julie. "Membranes et procédés pour l’abattement de la teneur en dioxyde de carbone dans les fumées." Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES052.
Анотація:
Ces travaux apportent une contribution supplémentaire sur l’étude de la capture postcombustion du CO2 par les techniques membranaires. L’étude du comportement perméamétrique de copolymères commerciaux Pebax® ainsi que l’analyse de membranes composites par modélisation des procédés de séparation gazeuse y sont présentées. L’objectif du travail était de modifier de façon simple le meilleur Pebax® en vue de la séparation CO2/N2. Il était ensuite envisagé de réaliser une membrane composite constituée d’une couche fine de Pebax® reposant sur un support poreux et d’analyser les performances de cette membrane dans le cas d’une capture du CO2 d’un point de vue plus industriel. Le mélange du Pebax® 1657 avec du polyéthylène glycol donne PCO2=127,9 Barrers et alphaCO2/N2=79,9. Les simulations numériques basées sur un séparateur crossflow montrent que les procédés membranaires pourraient être utilisés dans la capture du CO2 sous certaines conditions de concentration en CO2, de température et de pressionThe present work brings an other point of view concerning the CO2 separation from flue gases by using membrane technology. The study of the permeation properties of the commercial copolymers Pebax® as well as the analysis of the gas separation performances of composite membranes by means of mathematical modelling are presented. The aim was to modified the best Pebax® grade with a simple technique to improve the material properties for CO2/N2 separation. Composite membranes made of a thin layer of Pebax® supported by a porous substrate were next designed and analysed. Potential performances concerning CO2 postcombustion capture were calculated. The blend of Pebax® 1657 with polyethylene glycol gives PCO2 = 127. 9 Barrers and alphaCO2/N2 = 79. 9. Modellings based on a crossflow permeator showed that the membrane process could be competitive for CO2 postcombustion capture under certain operating conditions (CO2 concentration, pressure and temperature)
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Villière, Maxime. "Analyse des transferts de chaleur couplés à la saturation pendant l’imprégnation d’un renfort fibreux : application aux procédés LCM." Nantes, 2013. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=30bc4fa5-7b2e-407e-a4eb-83977ffd0527.
Анотація:
Les industries du transport, en particulier les industries automobile et aéronautique, font face plus que jamais à une problématique d’économie d’énergie, qui passe nécessairement par un allègement des structures. Dans ce contexte, les matériaux composites semblent être des candidats idéaux, en raison de l’exceptionnel compromis masse/performance qu’ils présentent. Les procédés LCM (Liquid Composite Molding) et plus particulièrement RTM (Resin Transfer Molding) sont très utilisés pour produire des pièces structurelles complexes de hautes performances. La qualité des pièces ainsi produites dépend fortement de la phase d’imprégnation des renforts fibreux, durant laquelle l’écoulement de la résine induit la création d’une zone non-saturée, provoquant par conséquent la formation de porosités qui affectent les propriétés mécaniques. Les travaux présentés dans cette thèse s’attachent à détecter et à quantifier la saturation du renfort par le biais d’une analyse des transferts de chaleur. Dans un premier temps, le tenseur de conductivité thermique d’un matériau modèle a été caractérisé à l’aide d’un large panel de dispositifs expérimentaux. Une méthode d’homogénéisation a été mise en place afin de prédire les propriétés thermiques du composite en fonction de la nature des vides rencontrés. Par la suite, un banc expérimental doté d’une métrologie thermique adaptée est conçu, permettant l’imprégnation d’un renfort par un fluide modèle. L’identification de la saturation est rendue possible par un modèle simplifié d’écoulement. Enfin, une approche par modélisation diphasique est proposée, démontrant la faisabilité de l’identification des perméabilités relatives de chacune des phases par la thermiqueTransportation industries, especially aeronautics and automotive industries, are facing more than ever energy-saving issues, which imply weight reduction of structures. Within this context, composite materials appear to be appropriate candidates, due to their outstanding “strength to weight” ratio. Liquid Composite Molding (LCM) and particularly Resin Transfer Molding (RTM) are becoming increasingly important for a wide range of industrial applications involving complex structural parts. The quality of LCM products strongly depends on the impregnation of the fiber preform during the mold-filling stage. During this step, a partially saturated zone emerges in the flow, and induces consequently the formation of porosities, which drastically affect mechanical performances. This study presents an original approach in which heat transfers are used to quantify the saturation profile. In a first step, the effective thermal conductivity of a model composite material have been measured by several methods. A homogenization methodology based on asymptotic expansion has been performed at dual-scale in order to predict the thermal properties of the composite as a function of saturation. Several heat flux sensors and thermocouples were integrated in an experimental bench, which allows the injection of a model fluid into a textile preform. Finally, an alternative numerical approach is proposed by modeling a multi-phase flow, proving the feasibility of identifying the relative permeabilities of each phase through thermal analysis
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Celle, Pierre. "Couplage fluide/milieu poreux en grandes déformations pour la modélisation des procédés d'élaboration par infusion." Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0029.
Анотація:
Un modèle complet pour la simulation d’un écoulement thermo-réactif à travers un milieu poreux compressible est présenté et appliqué à l'étude des procédés d'élaboration des matériaux composites par infusion (Liquid Resin Infusion-LRI et Resin Film Infusion-RFI) afin de prévoir les épaisseurs et les fractions volumiques de fibres de la pièce finale. Le modèle développé inclut une condition de Beaver-Joseph-Schaffman pour le couplage entre le milieu poreux saturé et l’écoulement dans la zone libre. Une formulation ALE pour l'écoulement de la résine dans le milieu poreux déformable subissant de fortes déformations est utilisée et couplée à une formulation Lagrangienne Réactualisée pour la partie solide. Enfin, des modèles thermo-chimiques sont utilisés pour traiter la réticulation de la résine. Des outils numériques ont été développés puis combiner pour simuler les procédés LRI et RFI. Les résultats numériques ont été comparés avec des essais expérimentauxAn overall model for the study of a non isothermal fluid flow across a highly compressible porous medium is presented and applied for the study of dry composite manufacturing processes by infusion (Liquid Resin Infusion-LRI and Resin Film Infusion-RFI) in order to predict the thickness and the porosity of the final structure. The model developed includes a modified Beaver-Schaffman-Joseph condition to couple flow across and outside the porous medium. An ALE formulation of the liquid flow across the deformable porous medium in which finite strains are accounted is coupled with an updated Lagrangian scheme for the solid behaviour. Finally, thermo-chemical models are employed to account for the resin reticulation. Numerical tools have been developed and combined for the simulation of LRI and RFI processes. Numerical results have been compared with experimental test
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Alarie, Nicolas. "Conception d’un fuselage en composites pour le Symphony SA-160." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/7724.
Анотація:
Le SA-160 est un avion monomoteur biplace dont le fuselage est constitué d’un châssis en tubulure d’acier recouvert d’une peau en composites non structurale. Quoi que robuste et fiable, cet assemblage est coûteux à fabriquer et pèse près de 180 lbs (80 kg). Aviatech Services Techniques (AST) désire réduire le poids de la structure de l’appareil ainsi que son coût de fabrication en retirant l’arrière du châssis d’acier pesant à lui seul près de 40 lbs. La conception de la peau en composites a donc été revue dans le cadre de cette recherche, afin qu’elle puisse assurer un rôle structural pouvant compenser le retrait de l’arrière de la structure d’acier. Mis à part les modifications apportées au châssis, les nouvelles caractéristiques géométriques du fuselage sont les suivantes : - Ajout d’un plancher permettant de déposer et fixer les bagages; - Intégration du stabilisateur vertical au fuselage; - Ajout de cloisons internes augmentant la raideur globale du fuselage; - Points de fixation des mécanismes et surfaces de contrôle préservés. La fabrication de la peau de ce nouveau fuselage se fera par infusion au moyen de renforts en fibres de carbone et de verre ainsi qu’une résine d’époxyde pour l’infusion. Les propriétés structurales de ces matériaux ont été caractérisées et ont servi à faire la conception du fuselage au moyen de simulations par éléments finis. Selon ces simulations, le concept final peut résister aux cas de chargement statiques ultimes prescrits par Transport Canada, sans rupture et sans subir de flambage, et ce avec une rigidité similaire à celle du précédent fuselage.
Le poids projeté du concept final est 151 lbs ce qui constitue une réduction de 26 lbs en incluant l’économie engendrée par l’intégration du stabilisateur vertical. La nouvelle structure permet donc de réaliser un gain intéressant avec une réduction de poids de 15% par rapport à la structure originale. Cette économie de poids permettra l’augmentation de la charge utile comme de l’essence, des bagages ou d’autres équipements. Une économie substantielle devrait être réalisée lors de la fabrication du châssis puisque le nombre de pièces soudées sera grandement réduit. La fabrication de la peau pourra être faite dans les anciens moules réutilisés mais nécessitera l’utilisation de matériaux avancés plus onéreux tels la fibre de carbone. De plus, la résine thermodurcissable choisie requiert une cuisson de 16 heures à 80°C ce qui augmentera la cadence de production par rapport à la cuisson à température ambiante. Ce procédé nécessitera toutefois l’acquisition d’un four de dimensions imposantes pour réaliser cette cuisson. Ce mémoire présente la démarche ayant mené à l’obtention du nouveau concept de fuselage pour le SA-160. Les résultats de cette recherche permettront à Aviatech d’effectuer a fabrication et la certification de cette nouvelle structure en vue de sa mise en production.
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Dereims, Arnaud. "simulation industrielle des procédés d’élaboration de pièces composites par infusion de résine : couplage fluide / solide poreux très faiblement perméable en grandes déformations." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2013. http://www.theses.fr/2013EMSE0699/document.
Анотація:
Les procédés d’élaboration de pièces composites par infusion de résine, malgré leurs nombreux avantages, peinent à s’imposer dans les phases de production industrielle en raison de difficultés pour les maitriser. Ainsi, en partenariat avec ESI Group, un modèle complet pour la simulation de ces procédés est développé à l’ENSM-SE depuis les travaux précurseurs de P. Celle.Nos travaux portent sur la généralisation de ce modèle afin de traiter des cas, ainsi que sur son extension à la simulation des écoulements « post-infusion ». L'approche repose sur un découpage du domaine en trois zones (drainant, préformes imprégnées, préformes sèches) consistant ainsi à coupler un écoulement de Stokes dans le drainant à un écoulement de Darcy dans les préformes. De plus, l'influence mutuelle de la résine sur le comportement des préformes et de la déformation des préformes sur la perméabilité est considérée, à travers la loi de Terzaghi et des lois exprimant la perméabilité en fonction de la fraction de fibres, paramètre accessible uniquement dans une approche 3D mécanique couplée. Enfin, le procédé est découpé en trois phases : compression initiale des préformes sèches, remplissage et « post-infusion ». Les méthodes numériques, développées dans ces travaux, s'appliquent à des cas réels d'infusion souvent mis de côté dans les publications récentes car inaccessibles, impliquant des perméabilités très faibles (~10-15 m²), un drainant fin (~1 mm) et des géométries complexes.Cette approche innovante a été implémentée dans un code de calcul industriel (ProFlotTM), validée analytiquement sur des cas tests et expérimentalement sur des cas industriel dans le cadre du projet européen INFUCOMPComposite manufacturing processes by resin infusion, despite their many benefits, struggle to establish themselves in the industrial production phases due to difficulties to control them. So, in partnership with ESI Group, a comprehensive model for the simulation of these processes is developed at the ENSM-SE since the pioneering work of P. Celle.Our work focuses on the generalization of this model to handle complex industrial cases in three dimensions, as well as its extension to “post-infusion” flow simulation. The approach is based on three domains decomposition of the field (Distribution medium, impregnated preforms, dry preforms) consisting in coupling a Stokes flow in the distribution medium with a Darcy flow in the preforms. In addition, the mutual influence of the resin on the preforms and of the preforms deformation on the permeability is considered, through Terzaghi’s law and models expressing the permeability as a function of the fibre fraction, data only accessible with a 3D coupled mechanical approach. Finally, the process is divided into three phases: initial compression of dry preforms, filling and “post-infusion”. The numerical methods developed in this work, apply to real infusion cases often discarded in recent publications, involving very low permeability (~10-15 m²), thin distribution medium (~ 1 mm) and complex geometries (3D curved).This innovative approach has been implemented in an industrial simulation code (ProFlotTM), validated analytically over test cases and experimentally over industrial cases in the European project INFUCOMP
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Tran, Thang. "Micro-poro-mécanique : détermination des coefficients de Biot et de la perméabilité des milieux fibreux." Artois, 2009. http://www.theses.fr/2009ARTO0201.
Анотація:
Le processus de fabrication des matériaux composites, qui influence considérablement leur qualité, est étudié via le couplage hydro-mécanique. Les modules de compression et le tenseur de Biot d’un renfort UD à simple et à double échelle de porosité sont estimés par l’approche microporomécanique au travers du schéma de Mori–Tanaka. Les calculs des tenseurs de perméabilité et de conductivité thermique sont directement déduits du calcul micromécanique. La structure du renfort fibreux UD est analysée et la distribution des fibres dans une section transversale d’un renfort fibreux UD à simple échelle de porosité est proposée en utilisant la densité de probabilité Gamma. En parallèle, des mesures expérimentales du tenseur de Biot pour des renforts fibreux isotrope et isotrope transverse sont aussi menées à l’aide de l’appareil triaxial, qui a été développé à l’origine pour des milieux granulairesProcessing composites often involves either the compression of preimpregnated fiber reinforcements or the flow of a viscous liquid within fibrous materials. The process considerably influences the quality of composite materials. In this work the hydro-mechanical coupling is studied. The micromechanical approach is applied to estimate the compression moduli and the Biot tensor of UD fiber reinforcements with single and multi scale of porosity. Based on the mathematical analogy between the mechanics, fluid mechanics and heat transfer, the permeability and thermal conductivity tensors are obtained by a straightforward calculation from micromechanics. The study of the UD fiber reinforcement with single scale of porosity is carried out thanks to the analysis of the microstructure. The distribution of the fibers in the cross section is discribed by the probability density function of the Gamma distribution. To verify the theoretical results, experimental tests are carried out. The Biot coefficients are measured by the triaxial machine, traditionally used for granular medium, for isotropic and transversely isotropic fiber reinforcements
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Guo, Xueping. "Etude des procédés d'élaboration et caractérisation des revêtements de bronze et de ses composites préparés par projection à froid." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00603634.
Анотація:
Dans cette étude, la technologie de la projection à froid a été utilisée pour réaliser des projections de bronze et ses composites de manière à obtenir un revêtement qui possède bonnes performances en frottement. Les recherches suivantes ont été exécutées dans ce travail à savoir : -la fabrication, la sélection et le post-traitement des poudres de bronzes et de quasicrystaux : -la réalisation de revêtements de bronze et ses composites ; -l'analyses des performances en frottement des revêtements fabriqués ; -la comparaison des caractéristiques et des comportements en frottement entre les revêtements fabriqués par la projection à froid et par la projection thermique conventionnelle. Les résultats montrent que la projection à froid peut être une technologie fiable pour réaliser des revêtements composites à base de bronze, la transformation de phase et l'oxydation qui sont associées aux revêtements fabriqués par les autres techniques de projection thermique conventionnelle peuvent être évitées ou atténuées efficacement par utilisation du procédé de projection à froid, le revêtement composite présente une meilleure propriété tribologique par rapport aux revêtements de bronzes seuls. Les performances en frottement des revêtements fabriqués par projection à froid sont comparables à celles des revêtements fabriqués par projection thermique.
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Ouabbas, Yamina. "Procédés mécaniques d'élaboration à sec de particules composites à propriétés d'usage contrôlées. Caractérisation et stabilité d'un gel de silice." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00276411.
Анотація:
L'enrobage des particules pour modifier les propriétés de surface et/ou la fonctionnalité des poudres présente un grand intérêt pour diverses industries. Dans ce travail trois différents dispositifs, l'Hybridizer (enrobage par impact mécanique élevé), le Cyclomix (mélangeur par cisaillement élevé) et le Turbula, ont été utilisés. Pour comparer ces techniques, un couple modèle de poudres ayant des propriétés très différentes a été alors choisi. À cette fin, une poudre de gel de silice (GS, 55 µm) hydrophile a été traitée avec de fines particules de stéarate de magnésium (StMg, 5 µm) hydrophobe dans des proportions massiques variables.
La morphologie de surface des particules de gel de silice enrobées à été examinée par la microscopie électronique à balayage environnemental (MEBE). L'utilisation de l'AFM en mode contraste de phase mode Tapping a permis de mettre en évidence la présence très localisé du StMg à la surface du gel de silice. Les forces d'adhésion entre du StMg collé à une pointe AFM et les différentes poudres, ont été mesurées en mode contact. L'effet du traitement mécanique sur l'affinité vis-à-vis de l'eau des particules de GS a été évalué par le test de la goutte d'eau posée et la DVS. La modification de la coulabilité du gel de silice après traitement a été analysée par un voluménomètre.
L'étude de la stabilité des particules de gel de silice enrobées a montré l'effet de l'humidité relative sur le vieillissement de l'enrobage. Ce phénomène est accompagné par une diminution du volume spécifique des pores du GS. Un mécanisme de diffusion du StMg depuis la surface externe des particules de GS vers la surface interne des pores est proposé.
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Lachaud, Jean. "Modélisation physico-chimique de l'ablation de matériaux composites en carbone." Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13291.
Анотація:
Les matériaux composites en carbone sont employés dans des conditions extrêmes : Tokamak, tuyère de fusée, corps de rentrée atmosphérique. Leurs parois subissent alors une récession, appelée ablation, majoritairement due à des phénomènes de gazéification (oxydation, voire sublimation). Ce travail contribue à l'amélioration de la compréhension de l'interaction matériau/environnement et à sa modélisation. Des expériences originales de gazéification ont été réalisées et analysées quantitativement par microscopie, microtomographie et suivi de perte de masse. La structure hétérogène anisotrope des matériaux engendre un comportement complexe qui s’exprime notamment à travers l'acquisition d'une rugosité multiéchelle. La rugosité a guidé l’élaboration d’une stratégie de modélisation s'articulant sur les échelles caractéristiques des matériaux : nanoscopique (plan de graphène), microscopique (fibre, matrice), mésoscopique (fil), macroscopique (composite homogénéisé). A chaque échelle, les modèles intègrent notamment la récession locale de la paroi couplée à un transfert de masse avec changement de phase. Un code de simulation numérique de type Monte-Carlo Marches Aléatoires a été développé, validé et utilisé pour leur résolution. La comparaison modèle/expérience est très probante. Sous des hypothèses validées numériquement, une homogénéisation analytique permet de prévoir la réactivité effective des composites en fonction des propriétés de leurs composants microscopiques en régimes transitoire et établi. Réciproquement, on propose une application du modèle à l’analyse d’échantillons ablatés et à l’extrapolation phénoménologique de leurs propriétésCarbon-based composites are used in extreme conditions: Tokamaks, re-entry bodies, nozzle throats. Their walls undergo a surface recession, called ablation, mainly due to some gasification phenomena (oxidation or even sublimation). This work is a contribution to the improvement of the understanding of the near-wall material/environment interaction and to its modeling. Some original gasification experiments have been carried out, modeled, and quantitatively analyzed; a complex multiscale behavior of the materials is observed through their average recession velocity and a surface roughness onset mainly caused by their heterogeneous anisotropic structure. In order to explain these observations, a multiscale modeling strategy has been set up; it follows the characteristic scales of the composites: nanoscopic (carbon texture), microscopic (fiber, inter-fiber matrix), mesoscopic (yarn, inter-yarn matrix), and macroscopic (homogenized composite) scales. The proposed models notably integrate the local recession of the wall, the heterogeneous gasification reactions, and mass transfer. A numerical simulation tool, based on Monte-Carlo Random Walks, has been implemented, validated, and used to solve these models. Under some numerically validated hypotheses, an analytical homogenization provides the effective behavior of the composites as a function of the intrinsic reactivity of their components. The results of these phenomenological models have been validated by comparison to the laboratory experiments and applied for the analysis of actual applications. Physics-based criterions are made available for the choice or the fabrication of ideal materials
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Dumas, Angela. "Élaboration de nouveaux procédés de synthèse et caractérisation de talcs sub-microniques : de la recherche fondamentale vers des applications industrielles." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/3999/.
Анотація:
Cette thèse s'inscrit dans le processus général d'innovation dans le domaine des matériaux composites. Financée par le projet ANR NANOTALC, elle a permis de réaliser des avancées considérables dans la procédure de production de nouvelles nanocharges minérales de type talc. Le procédé de synthèse du talc a été revisité dans le but de le rendre compatible avec des exigences industrielles en termes de rendement et d'efficacité. Ce procédé supplante les précédents en ce qu'il permet l'obtention d'un produit 100% talc avec un gain de temps et un gain de cristallinité tout en respectant quelques principes de la chimie verte. La caractérisation cristallochimique du nouveau talc synthétique a permis l'obtention de nouvelles signatures spectrales liées aux dimensions submicroniques, qui permettent par ailleurs de comprendre désormais certains comportements énigmatiques de poudres naturelles. Le talc synthétique issu de ce nouveau procédé se distingue de son homologue naturel par sa taille submicronique, sa pureté chimique et minérale mais aussi par son caractère hydrophile, caractère amplifié par l'abondance de bordures latérales porteuses de fonction silanols. Cette thèse retrace aussi les différentes techniques testées pour optimiser ce procédé et propose une nouvelle solution technique pour transposer la synthèse à une échelle semi-industrielleThis thesis takes part of the general process of innovation in the domain of composite materials. The funding by the ANR NANOTALC project allowed significant progress in the process of production of new talc-like mineral nanofillers. The talc synthesis process has been revised in order to achieve compatibility with industrial requirements in terms of performance and efficiency. This new process replaces the previous ones since it saves time, leads to a 100% talc product having a high crystallinity, in the respect of few principles of the green chemistry. The crystal-chemistry characterization of the new synthetic talc shows new spectral signatures related to nanoscale dimensions, which allow also understanding of some until now unexplained behavior of natural powders. The synthetic talc derived from this new process differs from its natural counterpart in its submicron size, its chemical and mineral purity and also in its hydrophilic character, which is enhanced by the abundance of particle edges bearing silanol functions. This thesis also describes the various techniques tested to optimize this process and provides a new technical solution for the implementation of the synthesis on a semi-industrial scale
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Prioux, Manon. "Elaboration de nouvelles EBCs par des procédés en voie liquide du type électrophorèse." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30198.
Анотація:
Les composites à matrice céramique (CMC) en raison de leur stabilité à haute température et de leurs propriétés mécaniques sont des matériaux de choix pour remplacer les superalliages à base de nickel au niveau des aubes ou des anneaux de turbines. Ces pièces sont soumises à des sollicitations à très haute température, pouvant aller jusqu’à 1500°C en surface, qui induisent des endommagements significatifs tels que la corrosion du CMC. Pour limiter ces dégradations, des revêtements protégeant le substrat contre la corrosion doivent être envisagés. Dans le cadre de cette thèse, l’objectif est de mettre au point une EBC par électrophorèse à partir d’architectures en couches d’épaisseur contrôlée de disilicate d’ytterbium et de monosilicate d’yttrium, tout en limitant les étapes de traitement thermique et dont le procédé soit transposable sur des pièces de forme. L’électrophorèse (EPD) est une technique basée sur la migration, sous l'effet d'un champ électrique, d’espèces chargées, c'est-à-dire de particules dispersées dans un milieu liquide. Les mécanismes conduisant au dépôt électrophorétique sont complexes et un contrôle rigoureux de nombreux paramètres est nécessaire. Les paramètres impliqués dans l’EPD sont à la fois liés au milieu (conductivité électrique, viscosité, nature des espèces migrantes, charge de surface et stabilité) et au procédé (champ électrique appliqué, durée du dépôt et configuration de la cellule). Le premier axe de travail a été d’étudier l’influence de ces paramètres sur les revêtements et leurs microstructures. Le potentiel zêta, la mobilité électrophorétique et la conductivité électrique des suspensions étudiées se révèlent comme des paramètres de premier ordre, influençant à la fois la formation des revêtements : cinétique et mécanismes de croissance, mais également leurs microstructures : densité et homogénéité. L’utilisation de tensions faibles favorise la formation de revêtements plus compacts, et un effet de compaction est également observé au temps long de dépôt. La suite du travail de thèse s’est focalisée sur l’optimisation de l’architecture du système complet en ajustant à la fois les paramètres électriques, les conditions de frittage, mais aussi la composition des suspensions, en vue de caractériser les revêtements en conditions d’usage. Il a été montré qu’un empilement de 3 couches de disilicate d’ytterbium avec une étape de consolidation intermédiaire à 200°C entre les couches était nécessaire pour atteindre les 30m d’épaisseurs visés suivi d’un traitement thermique à 1350°C pendant 5h avec une rampe de montée en température de 300°C/h et de 100°C/h en descente. Ce type de système a conduit à des résultats encourageants en termes de comportement en corrosion avec seulement 3% de fissuration après 500h à basse température sous 50kPa d’eau. Enfin, l’architecture complète développée, en ajoutant la couche de monosilicate d’yttrium en surface, répond aux critères recherchés : l’EBC est adhérente, dense, homogène et couvranteCeramic Matrix Composites (CMCs) due to their high thermal stability and mechanical properties are the promising materials to replace nickel superalloys in turbine blades or rings. These parts are subjected to stresses at very high temperatures, up to 1500 °C on the surface, which induce significant damage, such as corrosion of the CMC. To limit this degradation, coatings protecting the substrate against corrosion have to be developed. In the framework of this thesis, the objective is to develop an EBC by electrophoresis allowing to deposit architectures of controlled thickness layers of yttrium disilicate and yttrium monosilicate, limiting the heat treatment steps and with a process able to be transferred on shaped parts. Electrophoresis (EPD) is a method based on the migration under the effect of an electric field of charged species, such as particles dispersed in a liquid, . The mechanisms leading to electrophoretic deposition are complex and a rigorous control of many parameters is necessary. The parameters involved in EPD are both linked to the medium (electrical conductivity, viscosity, nature of migrating species, surface charge and stability) and to the process (applied electric field, deposition duration and cell configuration). The first part of this work was to study the influence of these parameters on the coatings and their microstructures. The zeta potential, the electrophoretic mobility and the electrical conductivity of the suspensions studied appear to be first-order parameters, influencing both the formation of coatings: kinetics and growth mechanisms, but also their microstructures: density and homogeneity. The use of low voltages promotes the formation of more compact coatings, and a compaction effect is also observed over the long deposition times. The other part of the thesis work focused on optimizing the architecture of the complete system by adjusting both the electrical parameters, the sintering conditions, but also the composition of the suspensions, in order to characterize the coatings in working conditions. It has been shown that a stack of 3 layers of ytterbium disilicate with an intermediate consolidation step at 200 ° C between the layers was necessary to reach the target thickness of 30m, after a heat treatment at 1350°C for 5h with a temperature rise ramp of 300 ° C / h and 100° C/h down. This type of system has led to encouraging results in terms of corrosion behavior with only 3% cracking after 500h at 800 ° C under 50kPa of water. Finally, the complete architecture developed, by adding the layer of yttrium monosilicate on the surface, meets the required criteria: the EBC is adherent, dense, homogeneous and covering
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Nadeau, Nathalie. "Modélisation mathématique et numérique d'un front de densification lors de l'élaboration d'un matériau composite carbone/carbone par un procédé par caléfaction (CVI)." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12937.
Анотація:
Dans cette thèse nous nous intéressons à la modélisation d’un procédé de fabrication de matériaux composite Carbone/Carbone dit « caléfaction » ou « Kalamazoo », qui est une variante du procédé CVI (Infiltration Chimique à partir de la Phase Vapeur). Plus particulièrement, nous étudions la propagation d’un front de densification caractéristique de ce procédé. Un modèle local décrit les phénomènes de transfert de masse et de chaleur, ainsi que l’évolution de la préforme, par l’intermédiaire de trois équations. Une étude numérique du système ainsi obtenu a permis d’énoncer des conditions d’existence du front de densification, ainsi que le nombre de solutions. Une étude numérique des phénomènes physico-chimiques au travers des paramètres de contrôle est ensuite présentée en deux étapes. La première consiste à traiter le modèle local par des méthodes de tir et de continuation. Sont obtenus les comportements des principales inconnues du problème : la vitesse de densification, la porosité résiduelle et la largeur du front. La seconde étape est l’utilisation de ces résultats dans le cadre d’un modèle plus général. Les résultats sont alors validés par comparaison avec des résultats expérimentaux et des simulations antérieures.
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Pontoreau, Maël. "Fabrication de matériaux composites innovants base argent renforcés par des nanotubes de carbone par différents procédés de mise en forme." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0074.
Анотація:
L'amélioration de la durée de vie des contacts électriques passe par l'augmentation des propriétés mécaniques, électriques et thermiques des matériaux de contact faits en argent. Dans ce contexte, les nanotubes de carbone (NTC) ont été identifiés comme un renfort de choix du fait de leurs propriétés mécaniques, électriques et thermiques extraordinaires. La réalisation d'un matériau composite à matrice argent et à renfort NTC est néanmoins un challenge qui reste à relever. En effet, les NTC sont des nanomatériaux qui sont enchevêtrés lorsqu'ils sont fournis à l'état de poudre. Les travaux de cette thèse ont permis de mettre en place deux procédés débouchant sur l'élaboration de poudres composites Ag/NTC au sein desquelles les NTC sont distribués de manière homogène. A partir de ces poudres, des matériaux composites ont été densifiés puis extrudés. L'analyse de la microstructure des matériaux composites ainsi que des propriétés physiques de ces matériaux composites ont mis en relation la modification des propriétés avec le pourcentage volumique et l'orientation des NTC au sein de la matrice Ag. Entre autres, l'augmentation significative de la dureté et la conservation des propriétés thermiques et électriques constatée pour ces matériaux composites pourraient augmenter la durée de vie des matériaux de contact et trouver une application à court terme dans le monde industrielThe enhancement of mechanical, thermal and electrical properties of silver could lead to an increase of the life cycle of electrical contacts. In this framework, carbon nanotubes (CNT) have been identified as a potential reinforcement thanks to its high mechanical, thermal and electrical properties. The development of metal matrix composite Ag/CNT is challenging regarding the CNT nanometric size. Indeed, CNT are nanomaterials which are entangled in its powder form. The work of this PhD has led to the implementation of two processes for the synthesis of a Ag/CNT composite powders in which the CNTs are homogeneously dispersed. From these powders, composite materials were densified and then extruded. The analysis of the microstructure as well as the physical properties of these composite materials related the change in properties to the volume percentage and orientation of the CNTs within the Ag matrix. Among other things, the significant increase in hardness and the conservation of thermal and electrical properties observed for these composite materials could increase the life cycle of the contact materials and find a short-term application in the industrial world
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Pons, Audrey. "Simulation numérique de la montée capillaire en espace confiné, en vue de l’application à des procédés d’élaboration de matériaux composites par imprégnation non-réactive ou réactive." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0701/document.
Анотація:
L’industrie aéronautique a exprimé un besoin en matériaux pour des zones fortement chargées thermiquement et mécaniquement. L’objectif est d’optimiser grâce à ces matériaux, notamment en termes de poids et de rendement, le coeur des turboréacteurs. Un procédé par voie liquide appelé «Reactive Melt infiltration» est industriellement envisagé pour fabriquer ces matériaux. La densification est tributaire de la compétition entre la montée capillaire et la réaction chimique entre le silicium liquide et la poudre préalablement introduite. Cette concurrence peut conduire à des phénomènes de «choking off» qui doivent être évités. Dans ce travail, l’approche numérique est à la fois macroscopique et microscopique. Des validations numériques, des applications dans le cadre de géométries modèles et des analyses physiques sont présentées pour les deux échelles. Les simulations d’imbibition réactive à l’échelle de la pièce sont effectués avec un outil développé au sein de SAFRAN alors que les simulations de montées capillaires dans des géométries modèles à l’échelle du pore sont réalisées avec le code de calcul Thétis (développé à l’I2M, Bordeaux). Une méthodologie expérimentale pour le suivi et l’analyse de l’imprégnation capillaire réactive d’un milieu granulaire constitué de matériaux modèles est également présentéeThe development of ceramic matrix composites (CMCs) to replace certain metal components ininternal hot parts of aircraft engines is an active research field for the aeronautical industry. Theseadvanced components may be manufactured with a fluid processing called ReactiveMelt Infiltration(RMI). The densification step is the capillary rise of a molten metal such as silicon within a wovenpreform. The molten metal can react with the previously introduced ceramic powder and lead to arefractory matrix. The competition between capillary rise and the reaction between molten siliconand introduced carbon powder has to be managed. The ambition is to prevent choking off effectsand closed pores created by preferential paths. Simulations of two-phase flows at macroscopic scaleare undertaken with a homemade code developed in SAFRAN whereas simulations of two-phaseflows atmicroscopic scale were undertaken with CFD code Thétis (developed at I2M, Bordeaux). Anexperimental methodology for analysis of reactive or not reactive capillary impregnation in granularmedia is described
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Blais, Maxime. "Modélisation et suivi du procédé par infusion de résine sur une nouvelle génération de renforts structuraux pour l’aéronautique." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEM003/document.
Анотація:
Cette étude porte sur la mise en œuvre par infusion d'une nouvelle génération de renfort spécialement dédiée aux procédés LCM (Liquid Composite Molding) pour la réalisation de pièces composites. Par l’expérimentation et la simulation numérique, l’objectif de ces travaux est de comprendre et maîtriser les paramètres de fabrication afin de définir des outils de modélisation et de simulation représentatifs voir prédictifs du procédé. La caractérisation des paramètres du procédé et de la santé matière finale des pièces ont ainsi permis de définir l'échelle de modélisation et les phénomènes physiques devant être simulés. La stratégie numérique adoptée repose sur un couplage fort entre les équations de Stokes et de Darcy dans un cadre de grandes transformations et où les interfaces sont représentées par des Level-Set. Ce couplage modélise l'écoulement dans la préforme fibreuse assimilée à un milieu poreux homogène équivalent (modèle de Darcy) et l'écoulement dans les drainants (modèle de Stokes). Un modèle de Terzaghi réalise le couplage fluide-solide en représentant l'action du fluide sur le renfort via sa pression hydrostatique. L’évolution du taux volumique de fibres et de la perméabilité du milieu sont ainsi actualisés dans les différents problèmes. La confrontation des simulations numériques aux caractérisations expérimentales mettent en évidence qu'un effort important doit être réalisé dans la compréhension, la définition et la caractérisation de la perméabilité. Sur les renforts de l'étude, la question même de la représentation et de l'homogénéisation d'écoulements locaux complexes à travers la seule notion de perméabilité est à poserThis study deals with the manufacturing by infusion of a new high performance fibrous reinforcement solution developed for LCM (Liquid Composite Molding) composite materials manufacturing processes. Combining simulations with experimentations, the aim of this work is to understand and control the process parameters in order to develop accurate simulation tools. Involving specific experimental plan and protocols combined with in-situ monitoring technologies this study points out the physics and length scales challenging the process simulation. The numerical strategy considered in this works is based on a strong coupling between a Stokes and Darcy model undergoing large strains and where interfaces are represented and managed by a Level-Set method. At the process scale, the fluid mechanics problem describes the resin flow through the distribution medium and then through fibrous preforms assimilated to porous medium. A key feature of our approach is the fluid-solid interaction leading to couple a fluid/porous flow with a non-linear solid mechanic problem. The interaction phenomenon due to the resin flow in the orthotropic highly compressible preform is based on both Terzaghi’s law and explicit relations expressing permeability as function of porosity. Some numerical simulations are presented and compared to the experimental characterizations. The results point out the the first necessity to work on the permeability comprehension, definition and characterization. Applied to the specific reinforcements of the study, the representation of the complex local flows and their homogenization through this single permeability notion can also be questionable
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Sallit, Imad. "Conception et réalisation d'un tribomètre à haute température : application à l'étude du frottement et de l'usure dans des procédés de mise en forme." Compiègne, 2000. http://www.theses.fr/2000COMP1287.
Анотація:
Au cours des opérations de mise en forme à chaud, il se produit des phénomènes de frottement et d'usure qui sont préjudiciables à la fois pour la durabilité des outils et pour la qualité de surface des produits. Ces phénomènes sont des natures diverses : mécanique, thermique et physico-chimique, avec des effets de synergie entre ces sollicitations. Pour répondre à la problématique de mise en forme à chaud, nous avons, dans un premier temps, conçu et réalisé un tribomètre pour travailler à haute température. Dans un deuxième temps, ce tribomètre a été mis à profit pour étudier différents problèmes de frottement et d'usure rencontrés en mise en forme à haute température. Quatre thèmes ont été étudiés : Une étude tribologique, d'une nouvelle nuance de composite-céramique Si3N4-TIN, développée pour des opérations de tréfilage et laminage à froid et à chaud. Une étude sur le choix tribologique d'un matériau satisfaisant pour revêtir les moules utilisés dans la mise en forme du verre à chaud. Une étude expérimentale sur les outils de forgeage pour fournir des données expérimentales pour la validation de la modélisation numérique du comportement des outils de forgeage à chaud, permettant une estimation de leur durée de vie. Une étude comparative de plusieurs lubrifiants pour application en laminage à chaud : le but est de déterminer les conditions de fonctionnement limites de ces lubrifiants (vitesse, pression, température) par des variations des paramètres du tribosystème.
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Wang, Peng. "Étude numérique et expérimentale de procédé d'élaboration des matériaux composites par infusion de résine." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00566276.
Анотація:
En aéronautique, l'élaboration via des pré-imprégnés n'est pas toujours adaptées àla fabrication de nouvelles pièces de formes complexes ou de grandes dimensions. Desprocédés directs existent, dénommés Liquid Composites Molding (LCM), tels que leResin Transfer Moulding (RTM) ou les procédés d'infusion de résine, comme le LiquidResin Infusion (LRI) et le Resin Film Infusion (RFI). Actuellement, environ 5 à 10%des pièces composites sont fabriqués par ces procédés directs. Avec le procédé RTM,les tolérances dimensionnelles et la porosité peuvent être maîtrisées et on peut atteindredes pièces haute qualité, mais son industrialisation est complexe et les modèlesmécaniques doivent être améliorés pour réaliser des simulations représentatives. Parcontre, les procédés d'infusion peuvent être utilisés dans des conditions plus flexibles,par exemple, dans des moules ouverts à sac vide en nylon ou silicone, à faible coût. Parconséquent, les procédés de LRI et RFI sont particulièrement adaptés pour les petites etmoyennes entreprises car les investissements sont plus faibles par rapport à d'autresprocédés de fabrication.Les procédés par infusion de résine LRI ou RFI sont basés sur l'écoulement d'unerésine liquide (pour RFI, après le cycle de température, la résine solide obtenir son étatliquide) à travers l'épaisseur d'un renfort fibreux sec dénommé préforme.L'optimisation du procédé est difficile à réaliser car le volume de la préforme changefortement pendant le procédé car elle est soumise à une pression extérieure et qu'il n'ya pas de contre-moule. Pour optimiser les paramètres de fabrication des matériauxcomposites par infusion de résine, il est nécessaire de mettre en oeuvre un modèlenumérique. Récemment, une modélisation de l'écoulement d'un fluide isotherme dansun milieu poreux compressible a été développée par P. Celle [1]. Avec ce modèlenumérique, nous avons simulé des cas test en 2D pour des géométries industriellesclassiques. Pour valider ce modèle numérique, des essais d'infusion d'une plaque par leprocédé LRI dans des conditions industrielles ont été réalisés. D'une part, la simulationnumérique permet de calculer le temps de remplissage, l'épaisseur de la préforme et lamasse de la résine durant l'infusion. D'autre part, nous avons suivi de procédéexpérimentalement par des micro-thermocouples, la fibre optique et la projection defranges. Un des points clefs de l'approche expérimentale est que l'écoulement de larésine et le comportement de la préforme dépendent intrinsèquement de paramètres quiévoluent pendant l'infusion de la résine, tels que la variation de l'épaisseur, le temps deremplissage et le taux volumique de fibres, via la perméabilité. Enfin, une comparaisonentre les résultats expérimentaux et la simulation numérique permet de valider lemodèle numérique. Cette confrontation des résultats permettra de mettre en lumière lesdifficultés et les limites de ce modèle numérique, afin d'améliorer les futurs modèles.De plus, ces deux approches constituent un bon moyen d'étudier et d'approfondir nosconnaissances sur les procédés d'infusion de résine, tout en développant un outil desimulation indispensable à la conception de pièces composites avancées.
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Novichenko, Denis. "Fabrication par projection laset et caractérisation des pièces composites à base d'acier et carbure de titane." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2011. http://www.theses.fr/2011ENISE008.
Анотація:
La thèse s’appuie sur des données théoriques et expérimentales pour déboucher sur des recommandations concrètes dans le domaine de la fabrication directe de pièces en composites à base d’acier et carbure de titane par projection laser. Une étude numérique de l’écoulement de gaz et de l’injection de poudre est effectuée pour choisir les paramètres optimaux des particules de poudre. L’analyse de l’influence des paramètres du procédé (puissance laser, vitesse de balayage, débit de poudre, stratégie de déposition) sur des caractéristiques géométriques et technologiques est présentée en vue d améliorer l’efficacité et la productivité du procédé. Afin de contrôler le procédé de déposition de matériau, la température de luminance dans la zone du traitement est analysée dans différentes conditions par pyromètre et caméra infrarouge. La structure et les propriétés des composites fabriqués, les particularités de l’interaction entre la phase de renfort et la matrice d’acier sont étudiéesTheoretical and experimental data are reported in the thesis which leads to concrete recommendations in the field of direct manufacturing of parts from metal matrix composites based of steel and titanium carbide by laser cladding. Numerical simulation of gas flow and powder injection is carried out to define the optimal parameters for the powder particles. Analysis of the influence of the process parameters (laser power, scanning speed, powder feeding rate, deposition strategy) on geometrical and technological characteristics is performed to improve process efficiency and productivity. Brightness temperature in the working zone is analyzed under various conditions by pyrometer and infrared camera to control the material deposition process. Structure and properties of the laser-fabricated composite materials, particularities of the interaction between the reinforcement phase and the metal matrix are examined
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Hautefeuille, Alexandre. "Couplage écoulement-déformation des renforts fibreux dans les procédés de mise en oeuvre des composites structuraux : Étude expérimentale, modélisation et contrôle." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0047.
Анотація:
Dans une optique d’allègement des structures, l’industrie des transports s’oriente depuis plusieurs années vers la production de pièces en composite de grandes dimensions. Le recours à des procédés de mise en oeuvre avec un fort couplage hydromécanique s’avère indispensable pour répondre à une exigence de plus en plus importante portée sur la réduction des temps de cycle. Au cours de la mise en oeuvre du composite, une étape clé du procédé consiste en la consolidation des renforts pré-imprégnés. Cette étape consiste à combler l’imprégnation du fluide dans le renfort fibreux par compression transverse de l’ensemble. Elle peut entrainer un écoulement du fluide sur de longues distances (par exemple dans le cas du procédé d’injection/compression RTM). L’utilisation de résines de viscosité élevée (parfois au-delà de 10 Pa.s) couplée à des vitesses de compression élevées est susceptible de générer un écoulement ayant la capacité de déformer l’architecture fibreuse. Ce couplage entre l’écoulement du fluide visqueux et la déformation induite du renfort fibreux, lors de la consolidation du composite, est étudié dans les travaux de thèse. Les objectifs sont d’identifier, de quantifier puis de contrôler les mécanismes mis en jeux pendant ce couplage. La mise au point et l’utilisation de moyens expérimentaux spécifiques a permis d’identifier une signature mécanique, puis de localiser le phénomène d’emport de fibres sur une pièce plane de grandes dimensions. Un modèle de consolidation a ensuite été développé pour intégrer ces déformations induites dans le calcul du champ de pression de fluide lors de la consolidation du matériau composite. La résistance offerte à l’écoulement par le renfort fibreux repose sur la friction intra-pli. Le développement d’un banc de mesure a permis de quantifier cette résistance. Enfin, l’équilibre entre la trainée visqueuse et la friction intra-pli a été modélisé pour anticiper les déformations induites. Ce modèle aboutit au contrôle de la consolidation par pilotage de la vitesse de compressionFor the purpose of lightening structures, the transport industry has, for several years, been moving towards the production of large composite parts. The use of manufacturing processes with a strong hydromechanical coupling is essential to meet the growing needs for reduced cycle times. A key step in the process is the consolidation of the pre-impregnated fabric during composite processing. This step consists in complete the impregnation of the fluid in the fibrous reinforcement by transverse compression of the prepreg. The latter can generate a fluid flow over long distances (for example in the case of the I/C-RTM process). The use of high viscosity resins (sometimes above 10 Pa.s) coupled with high compression rates can generate a flow with the capacity to deform the fibrous architecture. The coupling between flow and induced deformations is addressed in this thesis. The objectives are to identify, quantify and control the mechanisms involved during the coupling of the flow and the deformation of the reinforcement. The development of specific experimental allowed to identify a mechanical signature, and then to localize the phenomenon of fibre washout on a large flat part. A model has been developed to integrate these induced deformations into the calculation of the fluid pressure field during the consolidation of the composite material. The flow resistance offered by the fibrous reinforcement is linked to the intra-pli friction. The development of a measurement bench allowed to quantify this resistance. Finally, the balance between the viscous drag and the friction forces is modelled to anticipate flow-induced in-plane deformations. This model results in the control of consolidation by driving the compression speed
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Hijazi, Nibal. "Développement de composites nanostructurés à base de biopolyesters et de nanoparticules de chitosane générées par des procédés assistés par CO2 supercritique." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2014. http://www.theses.fr/2014EMAC0016/document.
Анотація:
Dans une logique d’éco-conception et de développement durable, de nombreux travaux ont pour objectif l’étude de polymères biosourcés. Parmi les recherches menées à ce jour, une piste d’étude consiste à les structurer aux échelles micro et nanoscopiques tout en valorisant certaines de leurs propriétés spécifiques, l’objectif étant la création de matériaux à propriétés fonctionnelles originales et performantes. Dans ce contexte, une attention particulière a été portée sur l’utilisation du dioxyde de carbone supercritique (CO2-sc). En effet, sa capacité à se solubiliser en grande quantité dans de nombreux polymères et donc d’en modifier les propriétés (viscosité, tension interfaciale, …) peut permettre une amélioration des matériaux composites fabriqués. Ce projet s’intéresse plus particulièrement à l’élaboration d’assemblages de biopolymères nanostructurés et revêt deux enjeux principaux : (1) la synthèse de nanoparticules de biopolymères (dans notre cas, du chitosane), (2) l’élaboration d’assemblages de biopolymères nanostructurés. La première étape a consisté à concevoir et développer de nouveaux procédés de génération de nanoparticules de chitosane par des procédés utilisant le CO2-sc soit comme antisolvant soit comme agent de dissolution et d'atomisation. Pour la deuxième étape, des films composites à base de poly (acide lactique) PLA et de poly (hydroxybutyrate-co-valérate) PHBV ont été préparés par la voie hot-melt par extrusion bi-vis. Des analyses thermiques, moléculaires et structurales, morphologiques et de granulométrie ont permis de caractériser les films biocomposites ainsi produitsIn a logic of eco-design and sustainable development, many works aim to study the bio-sourced polymers. Among these studies, a promising concept consists in structuring materials at micro and nanoscales while enhancing some of their properties, the objective being the creation of original materials with improved functional properties and performance. In this context, particular attention has been paid to the use of supercritical carbon dioxide (sc-CO2). Its ability to dissolve into many polymers in large quantities and thus to change their properties (viscosity, interfacial tension, ...), can improve both the composite material and its manufacturing process. This project focuses on the development of nanostructured biopolymers and addresses two main issues: (1) the synthesis of biopolymer nanoparticles (in this case, chitosan), and (2) the development of nanostructured biopolymers. The first step consisted in designing and developing new processing methods to generate biopolymer nanoparticles, using sc-CO2 as antisolvent agent or as dissolving and atomizing agent. For the second step, poly (lactic acid) PLA and poly (hydroxybutyric-co-hydroxyvaleric acid) PHBV based composite films were prepared by a hot-melt process by twin-screw extrusion of the nanoparticles and the matrix. Thermal, molecular and structural analysis, as well as morphological and particle size distribution studies allowed a good characterization of the biocomposite films
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Puech, Laurent. "Développement de composites polypropylène renforcés par des fibres de chanvre pour application automobile." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT144.
Анотація:
Face à la nécessité de trouver des alternatives aux ressources d’origine fossile et de limiter les impacts environnementaux de l’activité humaine, un important effort de recherche est actuellement en cours pour favoriser et accroître l’utilisation de produits issus de ressources renouvelables, comme les fibres végétales, dans la conception de pièces industrielles. Toutefois, de nombreux verrous scientifiques et technologiques restent encore à lever avant de pouvoir valoriser de façon fiable et durable ces fibres dans un contexte technique exigeant tel que celui du secteur l’automobile. Ainsi, l’amélioration de la qualité de l’interface fibres végétales / matrice polymère est un enjeu de taille car elle constitue une condition permettant de satisfaire les performances mécaniques requises telles que la rigidité, la résistance ou la tenue au choc. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse a été le développement de fibres courtes de chanvre à propriétés de surface maitrisées et ciblées. Des solutions de fonctionnalisation de surface applicables par des procédés industrialisables ont été développées dans le but d’incorporer ces fibres dans une matrice polypropylène (PP). Les fibres de chanvre ont ainsi été traitées selon différentes stratégies de fonctionnalisation incluant l’utilisant du polypropylène greffé anhydride maléique (PP-g-MA), d’organosilanes, d’un acide aminé, d’isocyanates et d’un polyuréthane. Deux procédés de traitement à faible impact environnemental ont été comparés : le sprayage direct des fibres par les molécules de fonctionnalisation et l’incorporation de ces molécules par extrusion réactive. Les traitements en extrusion réactive se sont montrés plus efficaces que ceux réalisés par sprayage dans le cas du PP-g-MA. Trois voies de fonctionnalisation se sont avérées pertinentes au regard des propriétés mécaniques visées : i) l’utilisation de PP-g-MA seul en extrusion réactive ; ii) la fonctionnalisation par sprayage d’un aminosilane ou d’un acide aminé couplée à l’incorporation du PP-g-MA en extrusion réactive. S’appuyant sur le développement de moyens expérimentaux et d’analyses spécifiques, l’étude du comportement au choc des biocomposites a montré que les composites renforcés fibres de chanvre permettent d’absorber d’avantage d’énergie que les composites PP / verre (à taux volumique de renfort identique) pour une longueur de fissuration similaire. Une modélisation par éléments finis du comportement au choc des composites étudiés est également proposéeDue to the necessity to find alternatives to fossil resources and to reduce the environmental impacts of human activity, a major research effort is currently ongoing in order to develop and increase the use of biobased products from renewable resources, such as natural fibers, in the design of industrial parts. However, many scientific and technological hurdles have yet to be removed so as to promote these products before we can reliably and durably use these fibers in a demanding technical context as in automotive sector. Thus, improving the quality of the interface between natural fibers and polymer matrix is a major challenge, since it constitutes a condition for satisfying the required mechanical performances, such as stiffness, tensile or impact strengths. In this context, the thesis objective was to develop short hemp fibers with controlled and targeted surface properties. Surface-functionalization solutions have been developed, to be used by industrial processes, with the aim of incorporating these fibers in a polypropylene (PP) matrix. Therefore, hemp fibers have been treated according to various functionalization strategies including the use of grafted polypropylene maleic anhydride (PP-g-MA), organosilanes, an amino acid, isocyanates and a polyurethane. Two treatments processes, with low environmental impact, were compared: the direct spraying of functionalization molecules on fibers and reactive extrusion incorporation of these molecules. Reactive extrusion treatments were more efficient than those performed by spraying in the case of PP-g-MA. Three functionalization lanes have been found to be relevant regarding the mechanical properties targeted: i) using PP-g-MA alone in reactive extrusion; ii) spraying-functionalization of an aminosilane or of an amino acid coupled with the incorporation of PP-g-MA into the reactive extrusion. Based on the development of experimental means and specific analyzes, the study of the impact behavior of biocomposites has shown that hemp fiber reinforced composites allow to absorb more energy than PP / glass composites (at identical reinforcing volume rate) for a similar crack length. Also, a finite element modeling of the impact behavior of the studied composites is propounded
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Dereims, Arnaud. "simulation industrielle des procédés d'élaboration de pièces composites par infusion de résine : couplage fluide / solide poreux très faiblement perméable en grandes déformations." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00933928.
Анотація:
Les procédés d'élaboration de pièces composites par infusion de résine, malgré leurs nombreux avantages, peinent à s'imposer dans les phases de production industrielle en raison de difficultés pour les maitriser. Ainsi, en partenariat avec ESI Group, un modèle complet pour la simulation de ces procédés est développé à l'ENSM-SE depuis les travaux précurseurs de P. Celle.Nos travaux portent sur la généralisation de ce modèle afin de traiter des cas, ainsi que sur son extension à la simulation des écoulements " post-infusion ". L'approche repose sur un découpage du domaine en trois zones (drainant, préformes imprégnées, préformes sèches) consistant ainsi à coupler un écoulement de Stokes dans le drainant à un écoulement de Darcy dans les préformes. De plus, l'influence mutuelle de la résine sur le comportement des préformes et de la déformation des préformes sur la perméabilité est considérée, à travers la loi de Terzaghi et des lois exprimant la perméabilité en fonction de la fraction de fibres, paramètre accessible uniquement dans une approche 3D mécanique couplée. Enfin, le procédé est découpé en trois phases : compression initiale des préformes sèches, remplissage et " post-infusion ". Les méthodes numériques, développées dans ces travaux, s'appliquent à des cas réels d'infusion souvent mis de côté dans les publications récentes car inaccessibles, impliquant des perméabilités très faibles (~10-15 m²), un drainant fin (~1 mm) et des géométries complexes.Cette approche innovante a été implémentée dans un code de calcul industriel (ProFlotTM), validée analytiquement sur des cas tests et expérimentalement sur des cas industriel dans le cadre du projet européen INFUCOMP.
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Chabanon, Elodie. "Contacteurs à membranes composites et contacteurs microporeux pour procédés gaz-liquide intensifiés de captage du CO2 en post-combustion : expérimentation et modélisation." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00677145.
Анотація:
La réduction des émissions de CO2 anthropique est un des enjeux majeurs du 21eme siècle pour de nombreux pays. De nombreux procédés sont développés pour le captage du CO2, parmi lesquels l'absorption gaz-liquide par contacteur membranaire. L'utilisation d'une membrane permet d'intensifier le transfert grâce à une aire interfaciale développée 2 à 10 fois plus élevée (1000 à 5000 m2.m-3) que celle d'une colonne d'absorption (procédé de référence). Deux types de fibres sont étudiées : microporeuses et composites. Dans une partie expérimentale, l'influence de la nature des matériaux, des paramètres géométriques et opératoires sur les propriétés de transfert de matière et sur la stabilité des performances de captage des contacteurs membranaires est étudiée. Les résultats obtenus pour des durées d'expérimentation courte (dizaine d'heures de temps de contact), sont en adéquation avec les résultats présents dans la littérature. Bien que l'ajout d'une peau dense à un support poreux constitue une résistance supplémentaire au transfert de matière, une étude dédiée, effectuée sur des temps de contact importants (plusieurs centaines d'heures), a permis pour la première fois de valider le concept de résistance au mouillage des fibres à peau dense, comparativement aux fibres microporeuses (PP et PTFE). Dans une partie modélisation, une étude comparative d'approches mathématiques de complexité croissante a été menée. Un seul paramètre ajustable a été délibérément retenu : le coefficient de transfert de matière dans la membrane (km). Cette étude a estimé des valeurs de km obtenues par ajustement des données expérimentales dans la plage de données rapportées dans la littérature (10-2 à 10-5 m.s-1). Cependant, l'hypothèse d'une valeur caractéristique du km qui dépend du régime de fonctionnement est posée et commentée. Cette approche diffère singulièrement des travaux rapportés dans la littérature, qui postulent le plus souvent une valeur unique pour un matériau membranaire donné. Dans ces conditions, l'intérêt des fibres composites, qui présentent une valeur constante et vraisemblablement prédictible du coefficient de transfert membranaire de par leur résistance aux phénomènes de mouillage, apparaît comme particulièrement prometteur pour intensifier les procédés de captage du CO2 en post-combustion par absorption gaz-liquide.
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Chabanon, Élodie. "Contacteurs à membranes composites et contacteurs microporeux pour procédés gaz-liquide intensifiés de captage du CO2 en post-combustion : expérimentation et modélisation." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0061.
Анотація:
La réduction des émissions de CO2 anthropique est un des enjeux majeurs du 21eme siècle pour de nombreux pays. De nombreux procédés sont développés pour le captage du CO2, parmi lesquels l'absorption gaz-liquide par contacteur membranaire. L'utilisation d'une membrane permet d'intensifier le transfert grâce à une aire interfaciale développée 2 à 10 fois plus élevée (1000 à 5000 m2. M-3) que celle d'une colonne d'absorption (procédé de référence). Deux types de fibres sont étudiées : microporeuses et composites. Dans une partie expérimentale, l'influence de la nature des matériaux, des paramètres géométriques et opératoires sur les propriétés de transfert de matière et sur la stabilité des performances de captage des contacteurs membranaires est étudiée. Les résultats obtenus pour des durées d'expérimentation courte (dizaine d'heures de temps de contact), sont en adéquation avec les résultats présents dans la littérature. Bien que l'ajout d'une peau dense à un support poreux constitue une résistance supplémentaire au transfert de matière, une étude dédiée, effectuée sur des temps de contact importants (plusieurs centaines d'heures), a permis pour la première fois de valider le concept de résistance au mouillage des fibres à peau dense, comparativement aux fibres microporeuses (PP et PTFE). Dans une partie modélisation, une étude comparative d'approches mathématiques de complexité croissante a été menée. Un seul paramètre ajustable a été délibérément retenu : le coefficient de transfert de matière dans la membrane (km). Cette étude a estimé des valeurs de km obtenues par ajustement des données expérimentales dans la plage de données rapportées dans la littérature (10-2 à 10-5 m. S-1). Cependant, l'hypothèse d'une valeur caractéristique du km qui dépend du régime de fonctionnement est posée et commentée. Cette approche diffère singulièrement des travaux rapportés dans la littérature, qui postulent le plus souvent une valeur unique pour un matériau membranaire donné. Dans ces conditions, l'intérêt des fibres composites, qui présentent une valeur constante et vraisemblablement prédictible du coefficient de transfert membranaire de par leur résistance aux phénomènes de mouillage, apparaît comme particulièrement prometteur pour intensifier les procédés de captage du CO2 en post-combustion par absorption gaz-liquideThe decrease of the CO2 anthropogenic emissions is one of the main aims of the 21st century. Different processes are developed in order to capture CO2, but gas-liquid absorption in packed columns is considered as the reference postcombustion technology. Membrane contactors, which could potentially decrease by a factor 2 to 10 the size of the absorption units due to an increased interfacial area (1000 to 5000 m2. M-3 ), a so-called intensification effect, have been investigated in this study. Two kind of hollow fibers are studied: microporous and composite membranes (i. E. A dense polymeric skin coated on a porous support). In a first part, a series of experiments is reported to evaluate the influence of some geometric and operating parameters on the process capture performances and on the mass transfer characteristics. Results obtained on short time scale experiments are in agreement to the literature results. Even though a dense skin layer on a porous support generates an additional resistance to the mass transfer, a dedicated study carried out on long time scale (several hundreds hours) show for the first time that mass transfer performances of composite fibers can be similar to microporous unwetted membranes. Moreover, the wetting resistance of the composite fibers compared to microporous hollow fibers (PP and PTFE) is clearly demonstrated. In a second part, a comparative study of different mathematical models with increasing complexity is carried out. One parameter is used to fit the experimental results: the membrane mass transfer coefficient (km). Km values obtained through curve fits are in the range of data reported in the literature (10-2 to 10-5 m. S-1). However, the assumption of a km effective value which would depend of the operating conditions is addressed and discussed. This approach is different from the studies reported in the literature which generally postulates a single value for a given membrane material. Under these conditions, the composite membrane interest, which shows a constant and probably predictable value of the membrane mass transfer coefficient due to their wetting resistance, seems to be promising to intensify the gas-liquid absorption process in CO2 postcombustion capture