Conception et dimensionnement de pièces de robinetterie en matériaux composites

par Nicolas Junker

Thèse de doctorat en Physique. Science des matériaux. Rhéologie

Sous la direction de Jacques Renard.

Soutenue en 0200

à l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris .

  • Titre traduit

    Conception and dimensionning of butterfly valves in composite materials


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  • Résumé

    Les pièces de robinetterie sont des vannes composées d'un corps cylindrique, d'un axe, d'un obturateur et d'un joint d'étanchéité. L'objectif de ce travail est de concevoir et dimensionner des obturateurs de vanne anciennement en matériaux métalliques en matériaux composites pour des raisons de résistance à la corrosion et de développer les outils de modélisations nécessaires à ces dimensionnements. Il a été nécessaire d'étudier des vannes métalliques existantes aux éléments finis pour affiner les futures conceptions et outils à développer. La conception sandwich est retenue pour les futures vannes et l'intérêt d'un outil de prise en compte de l'anisotropie de composites apparait. Une première série de conceptions et les calculs associés mettent en valeur l'intérêt du composite pour la résistance à la flexion avec des points faibles: matage, limite à rupture atteinte dans certaines zones. Un outil original a été développé pour traduire l'anisotropie du matériau dans des pièces de type coque de forme complexe de manière assez simple et rapide. Cet outil fait appel aux techniques de résolution de problèmes thermiques par les équations aux dérivées partielles. Des essais ont été réalisés sur éprouvettes de torsion pour évaluer ce que le calcul ne permet pas de traduire. Il apparaît qu'un dommage particulier arrive souvent lors de sollicitations en fatigue sous température élevée: le délaminage, d'où la nécessité de prendre en compte ce dommage dans les calculs et les futurs dimensionnements. Des modèles matériaux d'interface et des éléments finis spéciaux sont développés en vue de calculs éléments finis avec délaminage. Les modèles sont d'abord testés sur des éprouvettes dites DCB puis un calcul de vanne industrielle en matériaux composites est effectué révélant la pertinence qualitative et préventive du modèle de délaminage.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (160 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 60 réf.

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