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Etude de l'état des contraintes et des déformations résiduelles dans les composites à matrices thermoplastiques fabriqués par dépose de bandes
Les procédés de fabrication des structures à base de matériaux composites tels que la dépose de bande et l enroulement filamentaire sont inévitablement accompagnés par la formation de contraintes et déformations résiduelles. Les conditions du procédé et la présence de ces contraintes influent direct...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Etude de l'état des contraintes et des déformations résiduelles dans les composites à matrices thermoplastiques fabriqués par dépose de bandes / Anna Maria El Bayssari; sous la direction de Frédéric Jacquemin et de Anaïs Barasinski et de Federica Daghia |
| Publié : |
2022 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
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| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Génie mécanique : Nantes Université : 2022 |
| Conditions d'accès : | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 07 septembre 2024. |
| Sujets : |
| Résumé : | Les procédés de fabrication des structures à base de matériaux composites tels que la dépose de bande et l enroulement filamentaire sont inévitablement accompagnés par la formation de contraintes et déformations résiduelles. Les conditions du procédé et la présence de ces contraintes influent directement le comportement de la structure finale. Deux campagnes expérimentales ont été menées. La première visait le comportement du matériau après le procédé et l influence de la température du mandrin sur ce comportement. Dans ce but, différents essais de caractérisation mécanique et physico-chimique ont été menés sur des stratifiés obtenus avec un mandrin froid et un autre mandrin chauffé. La deuxième campagne expérimentale était dédiée à la mesure des courbures de différents échantillons. Ensuite, une méthodologie a été présentée pour simuler la formation des contraintes et des déformations résiduelles lors du procédé. Un premier volet numérique a permis d obtenir l histoire thermique que subit le matériau durant le procédé et l éventuelle variation de sa cristallisation. Les résultats des modèles thermiques et de cristallisation servaient comme données d entrées au modèle de calcul des contraintes et déformations résiduelles lors du procédé. Les résultats de ce modèle montraient l occurrence d un moment de flexion suite aux gradients de contraintes conduisant à une courbure lors du démoulage. Ce modèle a été validé en comparant les courbures obtenues numériquement à celles expérimentales. Une fois le modèle validé, une étude de sensibilité est menée pour déterminer les facteurs du premier ordre influençant la formation des contraintes résiduelles. The manufacturing processes of composite materials structures such as tape placement and filament winding are inevitably accompanied by the formation of residual stresses and strains. The process conditions and the presence of these stresses directly influence the behavior of the final structure. Two experimental campaigns were carried out. The first aimed to understand the behavior of the material after the process and the influence of the mandrel temperature on this behavior. For this purpose, various mechanical and physical characterization tests were carried out on laminates processes with a cold and a heated mandrels. The second experimental campaign focused on measuring the curvatures of different samples. Then, a methodology was presented In order tosimulate the formation of residual stresses and strains during the process. First, the thermal history was obtained in addition to the variation of crystallinity during the process. The results of the thermal and crystallization models served as input data to simulate the residual stresses and strains during the process. The results of this model showed the occurrence of a bending moment as a result of stress gradients leading to curvature during demoulding. This model was validated by comparing the curvatures obtained numerically with the experimental ones. Once the model was validated, a sensitivity study was carried out to determine the first-order factors influencing the formation residual stresses. |
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| Variantes de titre : | Study and comprehension of the residual stresses and strains state in thermoplastic composite materials manufactured by tape placement |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Nantes) Partenaire(s) de recherche : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Christian Hochard (Président du jury) ; Christophe Bois, Mael Péron (Membre(s) du jury) ; Philippe Olivier, Gilles Régnier (Rapporteur(s)) |
| Configuration requise : | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |