Simulation à l’échelle microscopique et analyse macroscopique de l’imprégnation d’un matériau composite par un fluide chargé en particules

par Kévin Dugois

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Stéphane Vincent et de Didier Lasseux.

Le président du jury était Olivier Simonin.

Le jury était composé de Stéphane Vincent, Didier Lasseux, Olivier Simonin, Christophe Binétruy, Anne Tanière, Eric Arquis, Cédric Descamps.

Les rapporteurs étaient Christophe Binétruy, Anne Tanière.


  • Résumé

    Dans le but d’améliorer le comportement thermo-mécanique des aubes de turbine présentes dans les moteurs d’avion développés par SAFRAN, il est nécessaire de mettre au point un nouveau matériau composite. Le procédé de fabrication de ce matériau est complexe et requiert une densification par voie liquide divisée en deux étapes. Cette thèse s’intéresse à la modélisation numérique de la première étape appelée Slurry Cast/APS.Celle-ci consiste en l’injection et le confinement, dans la préforme fibreuse, de particules préalablement mises en suspension. Pour cela, nous avons développé à l’échelle des fibres,un modèle qui utilise les équations de Navier-Stokes incompressibles et monophasiques ,l’équation de Phillips [Phillips et al., 1992] et une loi rhéologique [Krieger, 1972]. Après validation des résultats numériques par comparaison avec des résultats expérimentaux [Hampton et al., 1997] et théoriques [Belfort et al., 1994], le modèle est utilisé pour simuler l’écoulement autour de géométries de tissage proches du matériau étudié.

  • Titre traduit

    Microscopic simulation and macroscopic analysis of impregnation process of composite material by a concentrated suspension


  • Résumé

    In order to improve thermo-mechanical behavior of tubine blades in SAFRAN engines plane, a new composite material is necessary. The manufacturing process to obtain this composite is intricate and requires a two steps fluid densification process. This thesis focuses on numerical simulation of the first one called Slurry Cats/APS. In this step, suspended particles are introducted and captured in the reinforcement. For that purpose,we carry out a model at fiber scale, using Navier-Stokes equations in incompressible and monophasic formulation, Phillips equations [Phillips et al., 1992] and a rheological law [Krieger, 1972]. After validation step consisting in a comparison of computational results with experiments [Hampton et al., 1997] and theorical law [Belfort et al., 1994], this model has been used to simulate flow around geometries similar to those encountered in our composite material.


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