Etude de l'influence des dispersions microstructurales sur les propriétés effectives des matériaux cellulaires

par Arnaud Fazekas

Thèse de doctorat en Mécanique. Conception, géomécanique, matériaux

Sous la direction de Rémy Dendievel.

Soutenue en 2003

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les matériaux cellulaires trouvent des applications industrielles variées : structures portantes, absorbeurs d'énergie, électrolyte de batteries (matériau métallique) ou plus traditionnellement emballage et confort dans le cas des polymères. La géométrie possède une influence marquée sur leurs propriétés mécaniques et la présente étude s'inscrit dans une volonté d'établir des relations microstructures-propriétés sur de tels matériaux. L'objectif est notamment d'étudier la dispersion des propriétés mécaniques en fonction de la variabilité de l'architecture du matériau cellulaire. Nous avons choisi de mettre l'accent sur le module d'Young et la limite d'élasticité, ce qui correspond au respect de l'intégrité structurale d'une mousse. L'analyse se fait de manière numérique (méthode des Eléments Finis) en modélisant la structure cellulaire par un réseau de poutres. Des lois d'échelle étendues décrivant les évolutions du module d'Young ou de la limite d'élasticité, en fonction de la densité relative et de paramètres rendant compte de la diversité des architectures sont alors proposées. Dans la littérature, les études analogues sont généralement basées sur des structures créées à partir de la tessellation de Voronoï ce qui conduit à des géométries peu diversifiées et peu réalistes en terme de minimisation d'énergie de surface notamment. De ce fait, nous avons concentré nos efforts sur l'influence de la distribution en taille des cellules en exploitant la méthode des plans radicaux. En plus de cette analyse numérique, des matériaux réels modèles ont été recherchés. Trois matériaux cellulaires susceptibles de proposer un certain contrôle de leur architecture sont présentés ainsi que les résultats des essais mécaniques réalisés et les tendances que l'on peut dégager concernant l'influence de l'architecture sur les caractéristiques mécaniques. Les outils numériques développés pendant la thèse sont également utilisés afin de modéliser ces structures réelles.


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Informations

  • Détails : 223-XV p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 217-223

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS03/INPG/0113
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS03/INPG/0113/D
  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Centre des matériaux. Bibliothèque.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : EMC 4325
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