Thèse : Modélisation et simulation numériques du comportement mécanique et de la résistance des composites à fibres : vers la conception de techniques de traitement optimales

Soutenance de thèse : Shixian LI

Titre : Modélisation et simulation numériques du comportement mécanique et de la résistance des composites à fibres : vers la conception de techniques de traitement optimales

La présentation sera en anglais.

Résumé :

La fabrication additive par extrusion à chaud à base de polymères, en particulier la fabrication par filament fondu (FFF), permet de fabriquer des structures complexes et personnalisées, mais elle est limitée par une faible adhérence entre les couches et de faibles performances mécaniques. Dans le cadre de ce travail, des composites continus en polypropylène renforcé de fibres de ramie ont été fabriqués à l'aide d'un système FFF, et l'influence de l'historique thermique sur l'adhérence interfaciale a été systématiquement étudiée. Une plateforme de surveillance thermique in situ combinant imagerie infrarouge et acquisition de données a été développée pour capturer l'évolution de la température couche par couche et le comportement de réchauffage. Il a été constaté que les températures graduelles de la buse amélioraient le réchauffage de la première couche, réduisaient les vitesses de refroidissement et amélioraient l'adhérence intercouche. Un modèle thermique bidimensionnel à éléments finis tenant explicitement compte des phases polymère et fibre a été établi et validé, révélant le rôle clé des fibres en tant que tampons thermiques. L'adhérence intercouche a été analysée plus en détail à l'aide de modèles de cristallisation, de coalescence et de réparation interfaciale basés sur Arrhenius. Des études paramétriques et d'optimisation ont identifié la température d'extrusion (210-220 °C) et la température de la plaque de base (50-75 °C) comme les facteurs les plus critiques pour un réchauffage et une liaison efficaces. Cette approche expérimentale et numérique intégrée fournit des conseils pratiques pour optimiser la FFF renforcée par des fibres continues en vue d'applications industrielles.