Modélisation et simulation numérique multi-échelle de l'usinabilité des agro-composites

par Amen allah Chebbi

Projet de thèse en Génie mécanique - procédés de fabrication

Sous la direction de Mohamed El Mansori et de Faissal Chegdani.

Thèses en préparation à Paris, HESAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec MSMP - Laboratoire Mécanique, Surfaces, Matériaux & Procédés (laboratoire) et de École nationale supérieure d'arts et métiers (établissement de préparation de la thèse) depuis le 16-10-2018 .


  • Résumé

    L’utilisation des fibres végétales comme renfort pour les matériaux composites constitue un vrai challenge écologique, économique et technologique pour les industriels ainsi que pour les chercheurs scientifiques. En effet, les fibres végétales possèdent un potentiel économique grâce à leur faible coût de production par rapport aux fibres de verre, un potentiel écologique grâce à leur faible impact environnemental et leur recyclabilité. En plus,certains types de fibres végétales peuvent concurrencer les fibres synthétiques de verre couramment utilisées en industrie en termes de propriétés mécaniques, thermiques et acoustiques. Toutefois, les conditions des procédés d’usinage et de finition des composites à fibres végétales (appelés agrocomposites ou bio-composites) sont encore mal maitrisées à cause du caractère naturel des fibres végétales ainsi que leur structure micro-cellulaire complexe. De plus, analyser l’usinage des agrocomposites nécessite la prise en compte de l’échelle d’analyse qui est indéniablement liée à l’échelle de contact entre l’outil de coupe et la matière. Le sujet de cette thèse "Modélisation et la simulation numérique de la coupe des agro-composites" consiste à identifier dans un premier temps les couplages physiques forts en surface et en volume dans un chargement thermomécanique d’un tribo-contact outil de coupe/agrocomposite. Dans un second temps, la prise en compte de ces couplages avec effet d’échelle va permettre le développement d’un outil de simulation numérique plus physique de la coupe des agro-composites.

  • Titre traduit

    Modeling and multi-scale numerical simulation of the machinability of biocomposites


  • Résumé

    Environmental constraints are becoming more severe in order to limit the pollution of our planet. In this context, industrial demands on eco-friendly materials increase significantly to meet the environmental standards. Therefore, natural fiber reinforced plastic (NFRP) composites are emerging automotive and aerospace industries to compete with synthetic fiber composites performed with glass fibers. Indeed, some natural fibers extracted from plants, such as flax, hemp, ramie or jute, can challenge synthetic glass fibers in terms of mechanical properties vibration damping, acoustic and thermal insulation, in addition to their both biodegradability and recyclability that make them advantageous for circular economy and sustainable development. However, machining process conditions of NFRP composites are still not well mastered because of the complex cellulosic structure that characterizes natural fibers. Moreover, the machinability analysis of NFRP composites requires considering the analysis scale that is inherently related to the natural fibrous reinforcement size. For all these reasons, it is necessary to address this complex issue using the numerical modeling of natural fiber behavior under cutting operation at different scales (micro-, meso-, and macroscale) in order to understand how the natural fibrous structure can affect the cutting behavior of NFRP composites regarding the target analysis scale. Within ENSAM engineering school – France, MSMP laboratory is looking for a PhD candidate to perform this numerical modeling work. The numerical approach will be based first on identifying the strong physical couplings in surface and bulk during a thermomechanical loading between the cutting tool and the NFRP material. Then, considering these physical cutting phenomena with the scale effect on natural fibers can lead to develop a novel numerical tool for cutting simulation of NFRP composites.