Développement d'une approche numérique par la MED pour la prédiction des propriétés mécaniques des matériaux hétérogènes avec prise en compte de leur variabilité : application aux matériaux composites biosourcés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Development of a numerical approach using DEM for the prediction of the mechanical properties of heterogeneous materials with consideration of their variability : application to biobased composite materials

Développement d'une approche numérique par la MED pour la prédiction des propriétés mécaniques des matériaux hétérogènes avec prise en compte de leur variabilité : application aux matériaux composites biosourcés

Résumé

Natural fiber composites are attracting growing interest. However, pieces made from this type of material exhibit a high variability in terms of mechanical properties, which makes them less competitive compared to conventional materials. In this work, a numerical approach, based on Discrete Element Method (DEM) and the probabilistic method Certain Generalized Stress Method (CGSM) is proposed, in order to take into account the different sources of variability. For validation purposes, a unidirectional bio-based composite material based on flax fibers is considered. The first part of this work describes the material's manufacturing, the elastic properties experimental characterization and the quantification of their variability. The DEM is then introduced to simulate the macroscopic behaviour of the material. Since the stress field obtained using DEM modelling is heterogeneous, an approach named Halo is introduced to control this dispersion. The proposed approach is tested and validated in homogeneous and heterogeneous media. Finally, the variability of elastic properties is introduced into the discrete model via a coupling approach with the probabilistic method CGSM
Les composites à base de fibres naturelles suscitent un intérêt croissant. Cependant, les pièces élaborées à base de ce type de matériaux présentent une forte variabilité des propriétés mécaniques qui les rend moins compétitifs par rapport aux matériaux classiques. Dans le présent travail, une méthodologie numérique basée sur le couplage entre la Méthode des Éléments Discrets (MED) et l'approche probabiliste Certain Generalized Stress Method (CGSM) est proposée pour prendre en compte les différentes sources de variabilité, (géométriques ou physiques). À des fins de validation, le cadre d'un matériau composite biosourcé à base de fibres de lin unidirectionnelles est considéré. Une première partie du travail réalisé décrit l'élaboration du matériau et la caractérisation expérimentale de ses propriétés élastiques et de leur niveau de variabilité. La MED est dans un second temps introduite pour simuler le comportement macroscopique du matériau. Le champ de contrainte résultant de la modélisation par la MED étant hétérogène par nature, une approche nommée Halo est introduite afin de contrôler cette dispersion. L'approche proposée est testée et validée dans le cadre de milieux homogènes et hétérogènes. Finalement, la variabilité des propriétés élastiques est introduite dans le modèle discret via un couplage avec l'approche probabiliste CGSM
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03637333 , version 1 (11-04-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03637333 , version 1

Citer

Dounia Moukadiri. Développement d'une approche numérique par la MED pour la prédiction des propriétés mécaniques des matériaux hétérogènes avec prise en compte de leur variabilité : application aux matériaux composites biosourcés. Autre. Université de Picardie Jules Verne, 2019. Français. ⟨NNT : 2019AMIE0061⟩. ⟨tel-03637333⟩
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