Contribution à la modélisation par éléments finis des phénomènes thermomécaniques apparaissant lors de l'élaboration de matériaux composites : Applications industrielles

par Frédéric Golay

Thèse de doctorat en Mécaniques des solides

Sous la direction de Olivier Debordes.


  • Résumé

    L'objet de cette étude est l'analyse et la modélisation des phénomènes thermomécaniques qui apparaissent lors de la cuisson de pièces mécaniques en matériaux composites. Dans un premier temps, nous utilisons une approche classique: une étude thermique, suivie d'une étude élastique a déformations (d'origine thermique) imposées, durant la phase de refroidissement. L'application de cette méthodologie a l'analyse du refroidissement d'une pale d'hélicoptère après polymérisation, nous permet d'obtenir de bons résultats qualitatifs, mais montre aussi les limites d'une telle approche. Afin d'affiner la modélisation, nous menons alors une étude bibliographique sur les phénomènes thermiques, chimiques et rhéologiques se produisant lors de la cuisson d'un matériau composite. Notre contribution porte alors sur deux points essentiels: 1) la formulation des équations non linéaires anisotropes de la chaleur, couples aux équations régissant la cinétique chimique de polymérisation, et leur résolution par éléments finis (2d&3d, méthode du point milieu genévrière), dans le code mef et dans une architecture informatique parallèle (24 transputers). Afin de prouver que l'outil numérique ainsi réalise est une aide a la conception de cycles de cuisson industriels, nous simulons la polymérisation d'une plaque épaisse carbone/époxy (avec comparaison numérique/expérimental) et celle d'une structure complexe telle que le mat rotor de l'aérospatiale; 2) la formation de la loi de comportement thermoviscoelastique anisotrope de type zener, et sa mise en oeuvre par éléments finis (2d&3d). Nous proposons également trois méthodes d'intégration à pas auto adaptative pour la résolution des équations différentielles locales déterminant les variables internes. Et nous illustrons enfin notre propos par la simulation du refroidissement


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Informations

  • Détails : 194 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.f. 142-149

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
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  • Cote : 202276
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  • Cote : TH-GOL-91
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  • Cote : Archives / LMT / THE 483
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