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Billon, Noëlle (1956-....).

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Works: 33 works in 42 publications in 2 languages and 47 library holdings
Roles: Thesis advisor, Other, Opponent, Author
Publication Timeline
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Most widely held works by Noëlle Billon
Comportement mécanique d'un polycarbonate à grande vitesse de sollicitation : Étude expérimentale et simulation by Marie-Laure Bisilliat( Book )

2 editions published in 1997 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

Ce travail a été réalisé dans le cadre du gdr 972 impact matériaux dont le but est de progresser dans la connaissance du comportement des matériaux à grande vitesse de sollicitation. L'étude porte sur un polymère industriel amorphe, le polycarbonate. La caractérisation mécanique est faite sur une large gamme de vitesses (10#-#4 à 5000 s#-#1). Les modes de sollicitations vont de sollicitations simples (traction, compression) à de plus complexes (torsion, impact multiaxial). Ce matériau présente une forte thermodépendance, son comportement est légèrement piezodependant. La sensibilité à la vitesse reste faible mais permet d'identifier deux modes d'amorçage de la déformation plastique et une vitesse critique de 50 s#-#1. Le durcissement structural induit par la déformation plastique est lié au mode de sollicitation (élevé en traction, plus faible en compression et torsion) il peut être corrélé à l'orientation du matériau caractérisée par diffraction des rayons x. Plusieurs lois de comportement de la littérature (surtout phénoménologiques) sont testées. Quelques lois isotropes identifiées à partir d'essais simples et lents sont modifiées et extrapolées aux essais rapides, complexes (impact multiaxial) par des simulations thermomécaniques éléments finis. Si chaque sollicitation est décrite par des coefficients identifiés dans des conditions équivalentes, aucune loi générale ne peut etre proposée. L'application au choc multiaxial met en évidence les limitations de la démarche et les voies d'amélioration. La sensibilité à la vitesse doit être identifiée à grande vitesse de déformation. La faible conductivité thermique du matériau impose la prise en compte des effets d'autoéchauffements des 1 s#-#1 et la connaissance de ces propriétés thermiques. L'anisotropie induite est un facteur préponderant: les essais de traction ne permettent pas la modélisation de l'impact multiaxial. Des essais générant une orientation plus proche de celle observée en impact semblent plus « efficaces ». En tout état de cause, les travaux futurs devront s'appuyer à la fois sur des expérimentations bien contrôlées et des simulations numériques performantes
Modélisation des cinétiques globales de cristallisation des polymères : application aux procédés de mise en forme by Noëlle Billon( Book )

3 editions published in 1987 in French and held by 3 WorldCat member libraries worldwide

LA MODELISATION DE LA MISE EN OEUVRE DES POLYMERES SEMICRISTALLINS NECESSITE LA CONNAISANCE DE L'EVOLUTION DE LA FRACTION DE MATIERE CRISTALLISEE AU COURS DU TEMPS. L'OBJET DE CE TRAVAIL EST D'ETABLIR LES LOIS DE CINETIQUE GLOBALE DE CRISTALLISATION D'UN POLYMERE EN COURS DE MISE EN FORME
Modélisation thermomécanique visco-hyperélastique du comportement d'un polymère semi-cristallin : application au cas d'une matrice polyamide 6.6 by Erwan Baquet( )

2 editions published between 2011 and 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Cette étude doctorale porte sur une matrice polyamide 6.6, utilisé dans les matériaux renforcé fibre de verre courtes, et consiste en la mise en place d'une modélisation thermomécanique, autour de la transition mécanique [alpha] du polymère. Une première partie consiste en la mise en évidence expérimentale du comportement thermomécanique du matériau de l'étude. Une campagne d'essais mécanique en traction et cisaillement a été menée, où un effort important sur le protocole expérimental a été mené. Les techniques d'analyse de déformation par corrélation d'images, et de suivi pyrométrique de la température ont, par exemple, été utilisées. La construction de la base expérimentale met à profit les équivalences vitesses / températures, sur une gamme de température comprise entre -10° et +60°, et une gamme de vitesse de déformation comprise entre 10-4 et 10 s-1, soit 21 décades suivant la grandeur caractéristique de ces essais, i.e. la vitesse de déformation équivalente à une température de référence. Une seconde partie consiste en un développement d'un modèle de comportement visco-hyperélastique, décrit dans le cadre formel de la thermodynamique des processus irréversible, et physiquement basé sur les modèles de statistique de chaînes modifiés. L'introduction d'un processus de relaxation, d'une partie de l'énergie élastique emmagasinée dans le réseau comme source d'anélasticité entropique a été proposée, puis confrontée avec la base expérimentale. Le modèle prend en compte les couplages thermomécaniques forts, et permet, avec un nombre de paramètres réduits, de représenter le comportement global de l'ensemble de nos essais expérimentaux
Étude expérimentale du renforcement du polyéthylène téréphtalate par des élastomères coeur-coquille ; relations microstructure - résistance au choc by Jean-Philippe Meyer( Book )

2 editions published in 1999 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

L'objectif de cette étude est de remédier à la faible résistance au choc du polyéthylène téréphtalate (pet) semi-cristallin par l'introduction de particules à coeur élastomère polyacrylate de butyle (pba) et coquille rigide en polyméthacrylate de méthyle (pmma). La différence entre les deux particules utilisées se situe au niveau de la coquille, qui pour l'une est pourvue de groupements réactifs epoxy, (r) ; alors que pour l'autre elle est uniquement constituée de pmma (nr). Le but de l'étude est de montrer l'efficacité de ces particules en fonction de leur interface et d'identifier les processus physiques responsables de cette efficacité. L'influence de ces particules sur la microstructure du pet est également prise en compte. Il est montré que la cristallinité diminue de façon importante la résilience, en particulier dans un état de contraintes fortement triaxial. L'étude de l'influence des modifiants sur la cinétique de cristallisation montre la faible influence des modifiants, à l'exception d'une faible action nucléante du modifiant nr. La diffraction des rx montre que les modifiants ne modifient pas la maille cristalline du pet. L'étude des propriétés mécaniques montre que durant la déformation, aucune cavitation n'est observée dans le pet non chargé qu'il soit amorphe ou semi-cristallin. L'introduction d'une charge induit une cavitation, qui est plus importante pour la particule nr que pour la particule r. L'étude fractographique montre que les cavités se forment à l'interface particule-matrice pour le modifiant nr alors qu'elles se forment au coeur de la particule pour les modifiants r. Il est montré qu'en présence d'entailles le modifiant est nécessaire pour développer une déformation plastique. Dans le cas du pet semi-cristallin, le plus sensible à la présence d'entailles seul le modifiant réactif permet d'augmenter les énergies d'amorçage et de propagation des fissures. Une étude par rétrodiffusion de la lumière montre que l'apparition de la cavitation au cœur du nodule, a de faibles niveaux de déformation, est particulièrement efficace pour le pet semi-cristallin, alors qu'une décohésion particule/matrice mené à une forte densité de cavités dont la coalescence induit une rupture prématurée du matériau. Dans le cas du pet amorphe une telle décohésion, à des niveaux de déformation plus élevés, est cependant suffisante pour entraîner une forte déformation plastique du matériau
Etude expérimentale du thermoformage assisté par poinçon d'un mélange de polystyrènes by Aliza Erner( Book )

2 editions published in 2005 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Effective viscoelastic behavior of short fibers composites using virtual DMA experiments by Boris Burgarella( )

1 edition published in 2018 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Plane-compression properties of microcellular injected polypropylene using gas counter pressure and core-back expansion process by José Antonio Reglero Ruiz( )

1 edition published in 2015 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Evolution de la microstructure d'un PET lors du bi-étirage soufflage. Corrélation au durcissement structural by Martine Picard( )

1 edition published in 2008 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

L'évolution de la microstructure du poly(éthylène terephthalate) (polymère thermoplastique amorphe et cristallisable) a été étudiée lors de diverses sollicitations mécaniques (mono-étirage, bi-étirage et soufflage en surface libre). Le matériau a été sollicité entre les températures de transition vitreuse et de cristallisation froide (i. E. 90 °C et 115 °C). Différents traitements thermiques (recuit ou trempe) ont été appliqués après déformation. L'évolution de la texture et de la morphologie cristalline a été étudiée par différentes techniques de diffraction des rayons X (WAXS et SAXS). L'évolution de la phase amorphe a, quant à elle, été étudiée par analyse mécanique dynamique et thermique (DMTA). Quelque soit la nature des échantillons (films, éprouvettes épaisses ou préformes), des sollicitations et des conditions expérimentales (vitesses et températures), il appairait clair que la cristallisation sous déformation du PET ne conduit pas à une microstructure cristalline parfaite si elle est ponctuée par une trempe, excepté pour des taux d'étirage élevés. La microstructure observée en fin d'étirage est donc aussi marquée par l'étape de refroidissement. Le durcissement structural est lié aux étapes initiales de la cristallisation. La phase amorphe est pour sa part fortement contrainte par la sollicitation. Pour preuve, sa plus grande aptitude à la cristallisation et les évolutions de sa température de transition alpha qui augmente. Les essais de soufflage libre ont notamment démontré combien les bouteilles sont hétérogènes tant en terme de morphologie microstructurale qu'en terme d'orientation locale des chaînes polymères. Cette hétérogénéité se manifeste aussi bien le long des bouteilles qu'au sein de leur épaisseur, rendant difficile la corrélation entre propriétés microstructurale et mécanique induites. L'étude comparative des corps creux soufflés sur prototype et souffleuse industrielle a permis d'évaluer l'influence du moule. Dans des conditions équivalentes, le moule contraint de toute évidence les déformations du matériau et peut donc avoir une incidence non négligeable sur les microstructures et propriétés induites finales
Implémentation d'une cinétique de cristallisation des polymères dans une simulation numérique bidimensionnelle par éléments finis : application à l'injection des thermoplastiques et au procédé push-pull by Anne-Sophie Vintimiglia( Book )

2 editions published in 1999 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Ce travail concerne la prise en compte d'une cinétique de cristallisation dans un code par éléments finis bidimensionnel de remplissage de moule par des thermoplastiques. Il s'agit de calculer la cristallisation et d'en déduire l'épaisseur solide de polymère formée pendant le remplissage, en injection conventionnelle et en injection push-pull. La cinétique est basée sur le modèle d'avrami-evans-kolmogorov écrit sous forme différentielle. L'équation de la chaleur est écrite sous forme enthalpique et est résolue en température et en taux de cristallinité. Le modèle cinétique nous permet de calculer la fraction volumique transformée dès que la température du polymère est inférieure à la température d'équilibre thermodynamique. Un point fixe couple le calcul de cristallisation au calcul thermique et pour des refroidissements statiques un algorithme de pas de temps adaptatif basé sur l'estimateur d'erreur à posteriori permet de réduire les coûts de calcul. En injection, un autre algorithme de pas de temps, macro/micro a permis de coupler la mécanique à la thermique et au calcul de la cristallisation. La méthode des caractéristiques employée pour le transport permet de suivre l'histoire du matériau. Des simulations de refroidissements statiques et de remplissages ont permis de valider le modèle. Ces simulations ont également mis en évidence l'importance de la condition aux limites en flux de chaleur entre le moule et le polymère ainsi que le choix d'une fraction transformée de non écoulement
IDENTIFICATION PAR ANALYSE INVERSE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES POLYMERES SOLIDES ; APPLICATIONS AUX SOLLICITATIONS MULTIAXIALES ET RAPIDES by YANNICK TILLIER( Book )

2 editions published in 1998 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

LES CONSTRUCTEURS DE STRUCTURES POLYMERES DOIVENT LEUR ASSURER UNE TENUE SUFFISANTE : LES PROTOTYPES, COUTEUX ET LABORIEUX, AUXQUELS ILS AVAIENT RECOURS, ONT PEU A PEU FAIT PLACE AUX CODES DE SIMULATION NUMERIQUES. CES DERNIERS REQUIERENT TOUTEFOIS L'UTILISATION DE LOIS DE COMPORTEMENT FIABLES. LE PREMIER CHAPITRE, CONSACRE AUX LOIS LES PLUS APTES A REPRODUIRE LE COMPORTEMENT GLOBAL DES POLYMERES SOLIDES, EST SUIVI D'UNE ETUDE DES METHODES CLASSIQUEMENT EMPLOYEES POUR DEPOUILLER LES ESSAIS RHEOLOGIQUES. DANS LE CAS DE TROIS POLYMERES (POLYETHYLENE SEMI-CRISTALLIN, POLYCARBONATE AMORPHE, POLYPROPYLENE COPOLYMERE), L'ETUDE MONTRE QUE LES HYPOTHESES INHERENTES AUX METHODES DE DEPOUILLEMENT ANALYTIQUES NE SONT VALABLES QU'AUX BASSES VITESSES ET POUR DES SOLLICITATIONS UNIAXIALES. LA METHODE D'IDENTIFICATION PAR ANALYSE INVERSE ENVISAGEE DANS LE CHAPITRE III PERMET D'EVITER LA FORMULATION D'HYPOTHESES TROP FORTES. LE COUPLAGE D'UN LOGICIEL DE SIMULATION THERMOMECANIQUE PAR ELEMENTS FINIS ET D'UN MODULE D'OPTIMISATION (BASE SUR LA METHODE ITERATIVE DE GAUSS-NEWTON) PERMET D'OBTENIR LES PARAMETRES EN MINIMISANT L'ECART ENTRE LE CALCUL ET L'EXPERIENCE. UNE FOIS L'ALGORITHME DE MINIMISATION VALIDE (CHAPITRE IV), LA TECHNIQUE DECRITE EST FINALEMENT APPLIQUEE AVEC SUCCES A CHACUN DES POLYMERES ETUDIES (CHAPITRE V), DANS LE CAS D'ESSAIS DE TRACTION MOYENNES VITESSES. LA PRISE EN COMPTE CONJOINTE DE LA FORCE ET DU DIAMETRE PERMET EN OUTRE D'IDENTIFIER SIMULTANEMENT LA RHEOLOGIE EN TRACTION D'UN POLYPROPYLENE ET LE COEFFICIENT CARACTERISANT LE GLISSEMENT DES EPROUVETTES DANS LES MORS. LE LOGICIEL MET EGALEMENT EN EVIDENCE LES LIMITES DE LA LOI DE COMPORTEMENT UTILISEE EN TRACTION, DANS LE CAS D'ESSAIS MULTIAXIAUX. UNE MODIFICATION DE LA LOI REND POSSIBLE L'IDENTIFICATION DU COMPORTEMENT AU CHOC DU POLYMERE A PARTIR D'ESSAIS D'IMPACT MULTIAXIAL. L'EXTRAPOLATION DU COMPORTEMENT A D'AUTRES CONDITIONS OPERATOIRES FAIT DE CE LOGICIEL UN OUTIL PREDICTIF
Damaging processes in polypropylene compound: Experiment and modeling by Nadia Temimi-Maaref( )

1 edition published in 2008 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Comportement thermo-mécanique et rupture de polypropylènes. Etude expérimentale et modélisation by Nadia Temimi-Maaref( Book )

2 editions published in 2006 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Les exigences sécuritaires dans le domaine automobile incitent à une connaissance toujours plus approfondie du comportement et de la rupture des polymères utilisés en tant que pièces de structure de l'habitacle. Nous étudions deux polypropylènes couramment utilisés dans ce domaine dans le but de dégager les processus physiques responsables de leur tenue mécanique en vue de la construction d'une loi de comportement pertinente. La caractérisation mécanique de la réponse de ces polymères sous divers types de sollicitations simples et complexes s'appuie sur une méthodologie expérimentale originale et performante alliant des techniques de mesure de champs de déformations et de température. Le comportement des deux polypropylènes en grandes déformations implique plusieurs processus dissipatifs. Un phénomène d'autoéchauffement a ainsi été mis en évidence. Ses conséquences sur les propriétés mécaniques des matériaux sont significatives. Nous avons également observé le développement d'un endommagement se manifestant par la nucléation et la croissance de cavités. Une variable scalaire lui a été associé et mesuré au cours d'un chargement cyclique. L'analyse de ces résultats permet de souligner que la plasticité nos polymères implique une dépendance à la vitesse des propriétés mécaniques ainsi qu'une sensibilité à la pression hydrostatique. L'ensemble de ces observations permet de poser les bases d'une modélisation thermodynamique du comportement et de l'endommagement de cette classe de polymères. L'apport de cette approche a été démontré par la confrontation des résultats expérimentaux à la simulation numérique de la réponse de nos matériaux sous différents modes de chargement
Damage mechanisms under tensile stress of amorphous and low semi-crystalline polymers by Stéphanie Djukic( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Ces dernières années, une nouvelle classe de polyamides a été développée pour des applications spécifiques nécessitant de meilleures propriétés mécaniques et thermiques, telles que l'électronique ou l'industrie automobile. Les polyphtalamides (PPA) sont des polyamides semi-aromatiques, contenant des cycles aromatiques dans leur chaine principale. Récemment, les mécanismes d'endommagement ont été étudiés dans le cas de polymères semi-cristallins (PA66) et amorphes (acétate de cellulose). Le but de la thèse a été d'étudié les mécanismes d'endommagement de polymères amorphes et semi-cristallins. Par ailleurs, peu d'études ont été réalisées pour caractériser les propriétés des PPA purs. Des données plus détaillées concernant leurs propriétés mécaniques sont nécessaires. L'étude des propriétés de cette classe de polymères est importante, d'autant plus que leurs applications sont différentes des polyamides aliphatiques. Nous avons dans un premier temps caractérisé ces polymères puis étudié leur comportement mécanique en traction, compression et choc. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l'apparition d'un phénomène de striction et d'un régime de durcissement plastique (strain hardening) dès 20% de déformation pour trois PPA étudiés. Le durcissement plastique a également été observé dans d'autres polymères amorphes ductiles tels que le polycarbonate (PC) ou le poly(méthyle methacrylate) (PMMA). Afin de décrire les mécanismes microscopiques liés à l'initiation et la propagation de l'endommagement sous traction de nos polymères, nous avons réalisé des observations par microscopie électronique à balayage en transmission (STEM) et microscopie optique ainsi que par diffusion des rayons X aux très petits angles (USAXS). L'analyse de ces différents polymères (PPA amorphes et semi-cristallins, PC, PMMA) par USAXS met en évidence différents modes d'endommagement. La nucléation simultanée de craquelures nanométriques autour des défauts préexistants (défauts liés au processus d'injection), puis la croissance limitée de ces craquelures sont observées pour les PPA amorphes, le PC et le PMMA étudiés, dans un mécanisme similaire à celui étudié dans le cas de l'acétate de cellulose. L'endommagement est bloqué dans un premier temps par le durcissement plastique. Dans le cas du polycarbonate et du PMMA, lorsque la contrainte appliquée devient suffisamment élevée, une petite fraction de ces craquelures croît plus rapidement jusqu'à entrainer la rupture de l'échantillon, ce qui permet d'observer l'évolution d'une deuxième famille de craquelures de plus grandes tailles. On observe également la croissance d'une deuxième famille de craquelures pour l'un des PPA amorphe, mais leur croissance s'arrête à l'apparition de la striction. Aucune rupture n'est observée. Les deux PPA semi-cristallins se déforment par striction sans rupture. Aucune cavitation n'a été observée par USAXS. L'endommagement des polymères étudiés se classe en trois catégories. La première catégorie concerne les polymères qui ont un comportement similaire à l'acétate de cellulose. On observe la nucléation de craquelures dont la croissance est dans un premier temps bloquée par le durcissement plastique. Lorsque la contrainte appliquée devient suffisamment élevée une fraction de ces craquelures croît plus rapidement jusqu'à entrainer la rupture de l'échantillon, ce qui permet d'observer l'évolution d'une deuxième famille de craquelures de plus grandes tailles. Cette catégorie concerne le polycarbonate et le PMMA. La deuxième catégorie concerne l'un des PPA amorphe ayant des craquelures dont la croissance est dans un premier temps bloquée par le durcissement plastique. La croissance d'une deuxième famille de craquelures s'arrête à l'apparition de la striction, et aucune rupture n'est observée. La dernière catégorie concerne les polymères ne présentant pas d'endommagement (PPA semi-cristallins). Nous proposons dans cette thèse une interprétation de ces différents mécanismes d'endommagement
Etudes expérimentales de l'influence des paramètres de conception des renforts NCF unidirectionnels sur leurs propriétés de transport et leurs performances mécaniques by Boris Martin( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'augmentation des dimensions des éoliennes est nécessaire pour réduire le coût du rendement énergétique des parcs éoliens. L'optimisation de ces structures est liée aux renforts fibreux qu'elles utilisent. La rigidité des pâles d'éoliennes provient des longerons en composites monolithiques mis en forme à partir de renforts NCF (« Non-Crimp Fabrics ») unidirectionnels et de résine thermodurcissable. Les renforts se présentent sous forme d'empilement de deux couches (0° et+/- 80°) cousues dans l'épaisseur par un fil polyester. La structure fibreuse, contrôlée par les paramètres de conception, influence les liens de causes à effets entre les paramètres de conception et les performances du renfort et du composite. Il est donc nécessaire d'optimiser les composites pour leur application. Trois paramètres de conception sont étudiés pour établir ces liens : la longueur de couture, le dessin de couture et la masse linéique de la trame. Ces liens sont dévoilés par la mise en relation de données morphologiques issues d'analyse d'images du renfort sec et du composite avec les propriétés macroscopiques déterminées par le biais de moyens expérimentaux. Ces derniers permettent notamment de déterminer le tenseur de perméabilité hydraulique des renforts ainsi que les propriétés élastiques des composites. Il apparait que chacun des paramètres étudiés influence l'hétérogénéité des composites. Cette caractéristique est favorable pour le procédé d'infusion mais affecte la tenue en fatigue des longerons. L'optimisation des renforts NCF pour leur application requiert donc d'établir un compromis. Une autre solution consisterait à permettre une évolution de la morphologie du composite lors de la mise en forme, pour passer d'un renfort sec hétérogène à un composite homogène en terme de fraction volumique de fibre
Mixed Velocity-Displacement Formulation for Modeling of Complex Behavior of Polymer by Vu Thu Pham( )

1 edition published in 2012 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Ce travail a été effectué dans le cadre du projet Rem3D® dans lequel participent plusieurs entreprises avec l'objectif de développer un logiciel d'injection en 3D par éléments finis. L'objectif est de développer une méthode numérique pour modéliser le comportement viscoélastique des polymères de l'état solide à l'état liquide à travers une approche multiphasique qui est largement utilisé pour traiter le problème de l'interaction fluide-structure (IFS). La philosophie est d'utiliser une formulation mixte de trois champs (u, v, p) (déplacement, vitesse, pression), où u et v représentent les principales variables de déformation et de vitesse de déformation. Nous sommes amenés au problème de Navier-Stokes compressibles avec l'extra-contrainte, qui est résolu en utilisant la méthode des éléments finis mixte. Le présent travail contribue aussi certains éléments de stabilisation pour la simulation numérique des problèmes multiphasiques par l'approche monolithique.Comparaison entre la littérature et l'expérience est accompli par la validation du cas élastique et cas modèle viscoélastique de Kelvin-Voigt dans le lagrangien approche ainsi qu'eulérien approche. L'extension de la méthodologie au modèle visco-hyper-élastique est débuté par la modélisation et la validation au point matériel, puis l'implémentation dans la bibliothèque des éléments finis CimLib®. Enfin, un schéma stabilisation de résolution du type EVSS est adopté pour le modèle viscoélastique de Kelvin-Voigt, le modèle visco-hyper-élastique de Néo-Hookean, et aussi le modèle visco-hyper-élastique qui propose une prometteuse porte ouverte dans la simulation et modélisation, non seulement pour la viscoélasticité, mais aussi pour les applications dynamique complexes
Evolution de la microstructure d'un PET lors du bi-étirage soufflage. Corrélation au durcissement structural by Martine Picard( )

1 edition published in 2009 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'évolution de la microstructure du poly(éthylène terephthalate) (polymère thermoplastique amorphe et cristallisable) a été étudiée lors de diverses sollicitations mécaniques (mono-étirage, bi-étirage et soufflage en surface libre). Le matériau a été sollicité entre les températures de transition vitreuse et de cristallisation froide (i.e. 90 °C et 115 °C). Différents traitements thermiques (recuit ou trempe) ont été appliqués après déformation. L'évolution de la texture et de la morphologie cristalline a été étudiée par différentes techniques de diffraction des rayons X (WAXS et SAXS). L'évolution de la phase amorphe a, quant à elle, été étudiée par analyse mécanique dynamique et thermique (DMTA). Quelque soit la nature des échantillons (films, éprouvettes épaisses ou préformes), des sollicitations et des conditions expérimentales (vitesses et températures), il appairait clair que la cristallisation sous déformation du PET ne conduit pas à une microstructure cristalline parfaite si elle est ponctuée par une trempe, excepté pour des taux d'étirage élevés. La microstructure observée en fin d'étirage est donc aussi marquée par l'étape de refroidissement. Le durcissement structural est lié aux étapes initiales de la cristallisation. La phase amorphe est pour sa part fortement contrainte par la sollicitation. Pour preuve, sa plus grande aptitude à la cristallisation et les évolutions de sa température de transition alpha qui augmente. Les essais de soufflage libre ont notamment démontré combien les bouteilles sont hétérogènes tant en terme de morphologie microstructurale qu'en terme d'orientation locale des chaînes polymères. Cette hétérogénéité se manifeste aussi bien le long des bouteilles qu'au sein de leur épaisseur, rendant difficile la corrélation entre propriétés microstructurale et mécanique induites. L'étude comparative des corps creux soufflés sur prototype et souffleuse industrielle a permis d'évaluer l'influence du moule. Dans des conditions équivalentes, le moule contraint de toute évidence les déformations du matériau et peut donc avoir une incidence non négligeable sur les microstructures et propriétés induites finales
Sur la modélisation et la simulation du couplage thermo-chimio-mécanique au sein des élastomères chargés by Thien an Nguyen van( )

1 edition published in 2012 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

In this prospective study, we propose a new thermo-chemo-mechanical coupled model for dissipative filled rubber. This work is based on experimental observations and results from the literature. In this context, we have developed three phenomenological constitutive laws within a generic thermodynamical framework. The models enters the category of the thermodynamics of irreversible processes. Intermediate states are taken into account in the model which is build within the generalized standard materials framework. The degree of cure is introduced as an internal variable. The evolution of this variable takes into account the thermal influence and the mechanical influence via the hydrostatic pressure. This is one of the features making this model original. A finite strains approach is considered. A finite element model is applied to the global problem. A monolithic solution scheme is built based on an implicit Euler scheme associated to a of Newton-Raphson linearization technique. This scheme takes into account the weak compressibility of the material condition through, first, a judicious choice of weak relations between unknowns, and second, an adequate choice of approximations for the unknowns of problem to enforce the stability of the numerical scheme. An object-oriented model for the constitutive equations of the thermo-chemo-mechanical model is proposed and is implemented in Java into the FEMJava code. Some simulations illustrate the high potential of these models in qualitatively reproducing these experimental observations
Étude du comportement mécanique et de l'endommagement de composites thermoplastiques renforcés de fibres courtes de chanvre : approche expérimentale et modélisation by Florian Gehring( )

1 edition published in 2013 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Natural fibres are expected to have the ability to replace synthetics fibres as reinforcement for thermoplastics. A short plant fibres reinforced thermoplastics (polypropylene/hemp) is therefore studied in this PhD thesis. The processing temperature of PP allows the use of natural fibres. Moreover the hemp growing is easy in Lorraine. The testing specimens were made by compounding and injection moulding. Experimental characterization of the quasi-static thermomechanical behaviour of hemp composite was carried out with particular emphasis on the effect on strain rate, fibre loading and temperature. The damage is pointed out by load-unload-holding tests and in-situ infrared thermography recorder and revealed a « quasi-brittle » failure by matrix cracking regardless the hemp fibre loading. A complete statistical study in terms of spatial and orientation distribution of fibre was conducted by X-ray tomography and enables the development of an algorithm which generate a finite element model including the spatial reinforcement distribution and orientation distribution as well as geometrical features of fibres (L,Ø) Through this algorithm, the complicated interactions between isotropic elastic fibres are taken into account in the finite element modelling. Finally, finite element modelling of composite behaviour is intended. The elastic - progressive damage behaviour of the matrix is obtained in accordance to the micromechanism frame, in which PP is considered as a solid isotropic body weakened by penny-shaped cracks. This behaviour was implemented through a Fortran routine in abaqus software. This approach shows good prediction capabilities and gives opportunities to optimize this composite material
Propriétés physiques du poly(éthylène 2,5-furandicarboxylate) by Jesper Gabriël Van Berkel( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Plastics have become an integral part of our lives, while the petrochemical feedstocks used to make them are not sustainable on the long term. In pursuit of production processes starting from renewable feedstocks, furanics were found to form quite readily from abundant plant-based carbohydrates and to bring new functionality as intermediates. Poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate) or PEF is one of the plastics that can be made through 2,5-furandicaboxylic acid (FDCA) as an intermediate. It can be produced analogously to the ubiquitous material Poly(ethylene terephthalate) (PET) but has only recently been gaining more attention including the finding that it has greatly reduced gas permeability and a higher modulus and glass transition temperature, rendering it interesting as a packaging material. In the first part of this work we study the crystallization behavior of PEF, relevant for production and handling of pellets as well as transparency and thermal properties in end-use applications, as a function of molecular weight and the type of catalyst used. Mathematical models were found that describe both isothermal crystallization kinetics and non-isothermal kinetics for PEF, which is generally slower than PET. PEF crystallization from the glass found to be atypical and was modeled using unconventional models and the isoconversional approach. The origin of this behavior was found to be nucleation at low temperatures, which can be influenced to accelerate its crystallization. The second part of this work relates to the thermomechanical behavior of PEF, relevant for its processing and application in particular. The higher glass transition temperature was found to not increase as much by crystallinity as PET, and could be attributed to a reduced chain mobility compensated by increased free volume. The loose entanglement of PEF could be explained by reduced unperturbed chain dimensions following quite directly from the reduced bond length of FDCA. No significant conformational restictions were found, thus any mobility reduction should be intermolecular. A higher temperature and strain rate dependence of the melt viscosity was found for PEF across various molecular weights and catalyst types, which was described mathematically and can also be explained by a more loosely entangled network. The amorphous mechanical properties and higher strain rate dependence at room temperature also point to a low entanglement network although mobility reduction may also play a role. Biaxial orientation of PEF in the rubbery state, relevant for producing films and bottles, showed that higher draw ratios are needed than for PET until molecular orientation is maximized and strain hardening begins. However, it was found that upon using higher stretch ratios, oriented PEF can exhibit increased strength and Tg compared to oriented PET and further reduced gas permeability
Caractérisation d'élastomères synthétiques par indentation instrumentée (I.I.T.) : protocoles et applications by Clémence Fradet( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'essai d'indentation instrumentée est une technique de caractérisation locale très largement développée qui a mis en lumière son potentiel considérable pour sonder le comportement des matériaux. Elle est néanmoins circonscrite aux métaux, aux céramiques voire aux polymères. De ce fait, elle est peu présente dans la littérature relatant de la mécanique des élastomères, notamment en raison de leur hétérogénéité locale et de leur viscoélasticité, qui sont responsables de biais expérimentaux non négligeables. Cette thèse a donc pour objectif premier de mettre en place un protocole expérimental robuste de manière à apporter des éléments de réponse pertinents à des problématiques industrielles concrètes. Pléthore de phénomènes locaux dans les élastomères sont de très bons candidats à l'emploi de cette technique. Ces travaux s'intéressent spécifiquement à l'influence de la micro-morphologie et de la cinématique de chargement-déchargement sur les essais d'indentation d'un élastomère synthétique. Le protocole ainsi ajusté s'est vu appliqué à des matériaux de l'industrie aéronautique et automobile pour capturer les effets locaux d'un vieillissement thermique, d'une fatigue mécanique, de différents taux de vulcanisation et des gradients interfaciaux d'un composite polymère-élastomère
 
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Noëlle Billon onderzoeker

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