| Titre : | ETUDE DES PROPRIETES THERMOMECANIQUES DES COMPOSITES RENFORCEE PAR DES PARTICULES |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Université Mohamed Khider- Biskra, 2021 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | matériaux composites, matériaux composites à particules, micromécanique des matériaux hétérogène, homogénéisation des milieux hétérogènes, Propriétés effectives des matériaux composites. |
| Résumé : |
Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans plusieurs domaines de la vie
quotidienne. Le comportement des matériaux composite après la subissions des sollicitations extérieures : thermiques, mécanique, électromagnétiques, électrique, la corrosion… est un sujet abordable dans plusieurs travaux dans la littérature et travaux de fabrication. Parmi les matériaux composites on trouve les matériaux composites à particules qui ont des qualités comme : la diminution du poids, la résistance élevée... Le but de ce travail est de contribuer à une étude théorique, afin de déduire : les propriétés effectives mécaniques comme le module de compressibilité et le module de cisaillement, le coefficient de dilatation thermique effectif. L’étude effectuée concerne le comportement élastique linéaire des matériaux composite à particules. Les méthodes utilisées sont dites numériques par éléments finis, et sont comparés avec des méthodes analytiques et parfois expérimentales. |
| Sommaire : |
TABLE DES MATIERES
Introduction générale ..................................................................................................................... 15 Chapitre I....................................................................................................................................... 19 Etude bibliographique.................................................................................................................... 19 I.1 Introduction.......................................................................................................................... 20 I.2 Différents types de matériaux composites........................................................................... 20 I.2.1 Stratifiés........................................................................................................................ 22 I.2.2 Composites à fibres....................................................................................................... 23 I.2.3 Composites à particules ................................................................................................ 23 I.3 Constitutions d’un matériau composite ............................................................................... 24 I.3.1 Renforts......................................................................................................................... 24 I.3.2 Matrice .......................................................................................................................... 26 I.4 Quelques procédés de fabrication ........................................................................................ 27 I.5 Comportement mécanique élastique des matériaux............................................................. 29 I.5.1 Généralités sur la loi de HOOK...................................................................................... 29 I.6 Dilatation (expansion) thermique ........................................................................................ 32 1.7 Conduction thermique ......................................................................................................... 33 Chapitre II...................................................................................................................................... 35 Notions d’homogénéisation en élasticité linéaire .......................................................................... 35 Partie 1....................................................................................................................................... 36 II.1 Technique de l’homogénéisation........................................................................................ 36 II.2 Volume Elémentaire Représentatif RVE............................................................................ 37 II.3 Rappels sur la théorie d’élasticité et la micromécanique ................................................... 38 II.3.1 Relation déformation- déplacement et la loi du comportement linéaire ..................... 38 II.3.2 Equations d’équilibre et élasticité linéaire macroscopique ......................................... 40 II.3.3 Champs de contraintes-déformations, échelle micro-macro ....................................... 40 II.4 Etapes de modélisation d’un milieu hétérogène ................................................................. 42 II.4.1 Représentation ............................................................................................................. 44 II.4.2 Localisation ................................................................................................................. 44 4 II.4.3 Homogénéisation ......................................................................................................... 45 Partie 2....................................................................................................................................... 47 II.5 Présentation de quelques modèles d’homogénéisation analytiques pour l’estimation des propriétés mécaniques............................................................................................................... 47 II.5.1 Bornes de VOIGT et REUSS .......................................................................................... 47 II.5.2 Bornes de HASHIN-SHTRIKMAN................................................................................... 49 II.5.3 Modèle Auto-cohérent (Self-consistent) généralisé .................................................... 50 II.5.4 Modèle MORI-TANAKA................................................................................................ 50 II.6 Présentation de quelques modèles d’homogénéisation analytiques pour déterminer les propriétés thermoélastique (conductivité et expansion thermiques)......................................... 51 II.6.1 Modèles d’homogénéisation pour la conductivité thermique...................................... 51 II.6.2 Modèles d’homogénéisation pour l’expansion thermique........................................... 52 II.7 Processus de calcul des propriétés élastiques d’un matériau composite à particule et à matrice métallique à l’aide de la technique des éléments finis................................................. 54 II.7.1 Méthode de génération des microstructures à particules............................................. 54 II.7.2 Différentes méthodes de maillage ............................................................................... 59 II.8 Conclusion.......................................................................................................................... 61 Chapitre III .................................................................................................................................... 63 Comportement mécanique d’un matériau composite à particules et à matrice métallique ............ 63 III.1 Introduction ....................................................................................................................... 64 III.2 Description, génération et maillage des microstructures pour l’étude mécanique............ 64 III.2.1 Modèles de microstructures utilisés pour le calcul des propriétés mécaniques......... 66 III.2.2 Technique de maillage utilisée................................................................................... 68 III.2.3 Détermination de la densité du maillage .................................................................... 68 III.3 Méthode de calcul des propriétés mécaniques.................................................................. 69 III.3.1 Charges imposées et conditions aux limites............................................................... 70 III.4 Résultats et discussion....................................................................................................... 71 III.4.1 Détermination de taille du RVE................................................................................. 71 III.4.2 Comparaison entre la méthode numérique considérée et les méthodes analytiques.. 76 III.5 Effet de la fraction volumique sur les propriétés élastiques effectives............................. 79 5 III.6 Concept de la morphologie équivalente ............................................................................ 79 III.7 Conclusion......................................................................................................................... 80 Chapitre IV .................................................................................................................................... 81 Estimation de l’expansion thermique d’un matériau composite à particules et à matrice métallique ....................................................................................................................................................... 81 IV.1 Introduction....................................................................................................................... 82 IV.2 Génération, maillage et calcul des propriétés de l’expansion thermique.......................... 82 IV.2.1 Matériaux et description............................................................................................. 83 IV.2.2 Conditions de maillage et de frontière ....................................................................... 85 IV.3 Résultats et discussions..................................................................................................... 86 IV.3.1 Effet de la fraction volumique sur l'expansion relative ............................................. 86 IV.3.2 Effet de la fraction volumique sur le CET ................................................................. 86 IV.4 Effet de la température sur le CET.................................................................................... 89 IV.5 Effet de la température sur la contrainte résiduelle........................................................... 91 IV.6 Approches analytiques et approche FE............................................................................. 92 IV.7 L’expérimentale contre la méthode numérique ................................................................ 93 IV.8 Conclusion ........................................................................................................................ 94 Conclusion générale ...................................................................................................................... 96 |
| Type de document : | Thése doctorat |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| Th/1082 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Salle de mémoires et de théses |
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