Mousses métalliques et métal poreux polymère composite (MPPC) : élaboration et comportement mécanique

par Siyuan He

Thèse de doctorat en Systèmes mécaniques et matériaux

Sous la direction de Xiao Lu Gong et de Jian Lu.

Soutenue en 2004

à Troyes , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube) .

mots clés

• Choc (mécanique)
• Infiltration
• Mousses (matériaux)
• Mousses (matériaux) -- Propriétés mécaniques

Résumé

Parmi les différents types de mousses existantes, nous avons décidé d’étudier les mousses d’aluminium élaborées par une technique d’infiltration. Afin d’améliorer leur comportement mécanique et surtout leur capacité d’absorption d’énergie lors d’un choc, nous avons introduit différents polymères dans les pores pour former un nouveau bi-matériau composite : Métal Poreux Polymère Composite (MPPC). Le but principal de cette étude est d’élaborer les mousses d’aluminium et les composites MPPC, et d’étudier leurs propriétés mécaniques en compression et en choc. Dans ce but et après une étude bibliographique, nous avons présenté les équipements nécessaires que nous avons conçus et installées pour la fabrication des différents matériaux étudiés. Afin de prévoir et contrôler la porosité des mousses, un modèle physique simplifié a été établi. Le comportement mécanique des matériaux a été étudié pour la suite de cette étude lors d’essais de compression statique. Afin d’obtenir des informations utiles et nécessaires pour choisir le type de mousse ou de composite dans le cas d’applications spécifiques, l’influence des paramètres de structure sur les réponses mécaniques a été mise en évidence. En outre, un modèle simplifié numérique a été proposé afin d’établir la relation entre la structure de la cellule et le module d’élastique. Dans la dernière partie, les propriétés dynamiques en choc de la mousse et du composite ont été étudiées. De même, nous avons mis en lumière l’influence des paramètres de structure et des conditions d’essais sur le comportement des matériaux sollicités en choc

Titre traduit

Metallic foam and metal porous polymer composite (MPPC) : manufacture and mechanical behavior

Résumé

Among the various types of existing foams, we investigate the aluminium foam prepared with infiltration technique. In order to improve their mechanical behavior and especially their energy absorption capacity under impact, we introduced various polymers into the pores to engender a new composite Bi-material: Metal Porous Polymer Composite (MPPC). The principal goal of this study consists of the preparation of aluminium foam and composites (MPPC) and the exploitation upon their mechanical properties under load compressive and impact. For this aim and based on a bibliographical study, we designed and installed necessary equipment to prepare the materials. In order to predict and control the porosity of the aluminium foam, a simplified and idealized physical model was established. In consequence, the mechanical behavior of materials was studied with static compression tests. For obtain necessary information to choose the appropriate foam or composite in the real occasion, the influence of the structural parameters on the mechanical response was investigated. Moreover, a numerical simplified model was proposed to establish the relation between the structure of cellule and the elastic module. In the last part, the dynamic properties of foam and composite were studied under point impact. In the same way, we studied the influence of the structural parameters and the conditions of tests on the responses of materials under impact