| Titre : | Modélisation du comportement élasto-viscoplastique d’un matériau composite sollicité en flexion par une technique d’homogénéisation |
| Auteurs : | Younès SAADALLAH, Auteur ; Semcheddine DERFOUF, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Viscoélastique ; viscoplastique ; thermoplastique ; flexion ; composite ; homogénéisation ; identification des paramètres. |
| Résumé : |
RESUME :
Etant des matériaux largement exploités dans diverses applications, l’étude des composites requiert un intérêt majeur. La présente thèse porte principalement sur la modélisation du comportement rhéologique des composite à matrice thermoplastique, la mise en évidence de leur comportement par l’expérimentation et l’identification des paramètres qui pilotent la loi de comportement. Le matériau de la matrice objet d’étude est un polyamide 6. Le modèle rhéologique proposé prend en compte l’élasticité instantanée, la viscoélasticité et la viscoplasticité. Des essais de traction à différentes vitesses de déformation et de flexion en fluage ont été conduits. Les paramètres du modèle rhéologique sont identifiés au moyen d’une analyse inverse. Il s’agit d’établir une fonctionnelle minimisant l’écart entre les enregistrements expérimentaux et les résultats obtenus par le modèle. Le problème d’optimisation est résolu à l’aide de la technique des algorithmes génétiques. En traction à vitesse de déformation constante, il est constaté que les paramètres du modèle dépendent en loi puissance de la vitesse de déformation. En flexion en fluage, les paramètres dépendent linéairement du moment de flexion. La confrontation des résultats du modèle aux enregistrements expérimentaux révèle une très bonne cohérence. Par conséquent, le modèle et l’approche sont validés. La matrice thermoplastique étant renforcée par des fibres, une technique d’homogénéisation a permis d’appliquer le modèle sur le composite. ABSTRACT : Being materials widely exploited in various applications, the study of composites requires a major interest. The present thesis focuses on the modeling of the rheological behavior of thermoplastic matrix composites, the demonstration of their behavior by experimentation and the identification of the parameters that govern the constitutive law. The material of the matrix object of study is a polyamide 6. The proposed rheological supports instantaneous elasticity, viscoelasticity and viscoplasticity. Traction tests at different strain-rates and creep bending were conducted. The parameters of the rheological model are identified by means of an inverse analysis. This is to establish a functional minimizing the difference between experimental and simulation results. The optimization problem is solved using the genetic algorithms technique. In traction at constant strain-rate, it is found that the parameters of the model depend in law on the power of the strain-rate. In creep bending, the parameters depend linearly on the bending moment. The comparison of the results of the model with the experimental records reveals a very good coherence. Therefore, the model and the approach are validated. The thermoplastic matrix being reinforced by fibers, a homogenization technique allowed the model to be applied to the composite. |
| Sommaire : |
Dédicaces …………………………………………………………………………………..i
Remerciements ……………………………………………………………………………ii Table des contenus .............................................................................................................iii Liste des Tableaux.............................................................................................................vii Liste des Figures ……………………………………………………………………...…vii Introduction générale........................................................................................................... 1 Chapitre I : Lois de comportement viscoélastiques et viscoplastiques..................... 5 I.1. Introduction ................................................................................................................ 5 I.2. Viscoélasticité linéaire ............................................................................................... 5 I.2.1. Comportement viscoélastique unidimensionnel ........................................... 6 I.2.2. Principe de superposition de Boltzmann ...................................................... 7 I.2.3. Modèles rhéologiques viscoélastiques.......................................................... 8 I.3. Viscoélasticité non linéaire ...................................................................................... 11 I.3.1. Principe de superposition non linéaire........................................................ 12 I.3.2. Modèles rhéologiques viscoélastiques non linéaires .................................. 12 I.4. Viscoplasticité .......................................................................................................... 13 I.4.1. Modèles rhéologiques viscoplastiques........................................................ 14 I.5. Influence de la vitesse de déformation et de la température .................................... 16 I.5.1. Sensibilité du comportement à la vitesse de déformation........................... 16 I.5.2. Sensibilité du comportement à la température............................................ 17 I.6. Bilan du chapitre ...................................................................................................... 19 Chapitre II : Théories et modélisation de la flexion des poutres .............................. 20 II.1. Introduction .............................................................................................................. 20 II.2. Elément poutre ......................................................................................................... 20 II.3. Flexion en petits déplacements ................................................................................ 20 II.4. Flexion en grands déplacements .............................................................................. 22 II.4.1. Etat de l’art.................................................................................................. 22 iv II.4.2. Modélisation d’une poutre console............................................................. 23 II.5. Influence du cisaillement transverse ........................................................................ 25 II.5.1. Hypothèses d’Euler-Bernoulli .................................................................... 25 II.5.2. Théorie de Timoshenko .............................................................................. 25 II.5.3. Théories d’ordre élevé ................................................................................ 27 II.6. Simulation d’un essai de flexion cisaillée ................................................................ 28 II.6.1. Description du problème............................................................................. 28 II.6.2. Modèle rhéologique viscoélastique ............................................................ 30 II.6.3. Formulation mathématique des équations de comportement ..................... 31 II.6.4. Matériau est ses propriétés mécaniques...................................................... 32 II.7. Bilan du chapitre ...................................................................................................... 35 Chapitre III : Stratégie d’identification des paramètres des matériaux ................... 36 III.1. Introduction .............................................................................................................. 36 III.2. Méthodes d’identification ........................................................................................ 36 III.2.1. Méthodes d’identification classique ........................................................... 37 III.2.2. Méthodes d’identification inverses............................................................. 38 III.3. Méthodes numériques d’optimisation ...................................................................... 39 III.3.1. Méthodes classiques ................................................................................... 39 III.3.2. Méthodes métaheuristiques......................................................................... 40 III.4. Identification des paramètres viscoélastiques .......................................................... 47 III.5. Identification des paramètres viscoplastiques .......................................................... 49 III.6. Identification des paramètres viscoélastiques-viscoplastiques d’une poutre en flexion....................................................................................................................... 51 III.6.1. Formulation mathématique......................................................................... 51 III.6.2. Application numérique ............................................................................... 53 III.7. Bilan du chapitre ...................................................................................................... 58 Chapitre IV : Modélisation rhéologique et expérimentation...................................... 59 IV.1. Introduction .............................................................................................................. 59 IV.2. Généralités sur les composites ................................................................................. 59 v IV.2.1. Les matrices ................................................................................................ 59 IV.2.2. Les renforts ................................................................................................. 60 IV.3. Généralités sur les polymères thermoplastiques ...................................................... 60 IV.3.1. Bibliographie sur les polyamides................................................................ 61 IV.4. Modélisation rhéologique viscoélastique viscoplastique ......................................... 63 IV.4.1. Modèle rhéologique proposé ...................................................................... 63 IV.4.2. Formulation mathématique des équations de comportement ..................... 64 IV.5. Techniques d’homogénéisation................................................................................ 65 IV.5.1. Homogénéisation en élasticité linéaire ....................................................... 65 IV.5.2. Homogénéisation en viscoélasticité............................................................ 66 IV.6. Expérimentation ....................................................................................................... 67 IV.6.1. Matériau de la matrice objet d’étude .......................................................... 67 IV.6.2. Machine d’essai .......................................................................................... 68 IV.6.3. Techniques de mesure................................................................................. 68 IV.6.4. Protocole expérimental en traction ............................................................. 70 IV.6.5. Enregistrements expérimentaux en traction................................................ 70 IV.6.6. Protocol expérimental en flexion................................................................ 72 IV.6.7. Enregistrements expérimentaux en flexion................................................. 72 IV.7. Bilan du chapitre ...................................................................................................... 73 Chapitre V : Identification et validation du modèle en traction .............................. 75 V.1. Introduction .............................................................................................................. 75 V.2. Identification des paramètres viscoélastiques .......................................................... 75 V.3. Identification des paramètres viscoplastiques .......................................................... 76 V.4. Stratégie de travail pour l’identification des paramètres du modèle........................ 77 V.4.1. Identification viscoélastique au seuil d’une déformation de 0.5 % ............ 79 V.4.2. Identification viscoplastique à partir d’une déformation de |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0852 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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