Mécanismes de fatigue dominés par les fibres dans les composites stratifiés d'unidirectionnels

Résumé de la thèse en français

Dans un composite stratifié, les plis orientés à 0° par rapport à la direction du chargement pilotent souvent la rupture sous chargement de traction. Les fibres procurent l'essentiel de la rigidité et la résistance de ces plis. Dans ces travaux de thèse, le comportement en fatigue des plis à 0° est analysé dans des stratifiés unidirectionnels (UD) et multidirectionnels, au moyen d'essais de fatigue multi-instrumentés. Un protocole expérimental est mis en place pour éviter les ruptures prématurées typiques des essais sur UD. L'évolution en fatigue des ruptures de fibres est identifiée par leur émission acoustique. Les mécanismes de fatigue dominés par la rupture des fibres sont analysés par un modèle aux éléments finis développé à l'échelle des constituants.

Résumé de la thèse en anglais

Under quasi-static and fatigue tension loads, the failure of a carbon fibre reinforced polymer laminate (CFRP) is usually driven by 0° plies. Carbon fibres give most of the stiffness and strength of these plies. In this work, the fatigue behaviour of 0° plies inside unidirectional (UD) and multidirectional laminates is analysed via multi-instrumented tension-tension fatigue tests. A numerical and experimental study is addressed to perform fatigue tests without the typical premature failures of the UD laminates. The acoustic emissions technique is used to identify the evolution law of fibre breaks. A finite element model is developed at the microscale (fibres and matrix) to analyse the fibre-driven fatigue mechanisms.

Titre anglais : Fibre-dominated fatigue failure in CFRP composite laminates
Date de soutenance : vendredi 4 octobre 2019 à 14h00
Adresse de soutenance : ONERA The French Aerospace Lab – Centre de Châtillon 29, avenue de la Division Leclerc 92320 CHATILLON – Salle Contensou
Directeurs de thèse : Alain THIONNET, Myriam KAMINSKI

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Exposition à la Bibliothèque et au Musée de minéralogie

 Outil indispensable de la chimie, le Tableau périodique des éléments fête cette année ses 150 ans.

Intuition géniale comme il se plait à le dire, ou fruit de l’héritage des chimistes avant lui :

• comment Mendeleïev en est-il arrivé à cette classification ?
• comment s’est-elle imposée dans le monde scientifique ?

Dans le cadre de l’année internationale du tableau périodique des éléments chimiques, proclamée par l'Unesco, l’exposition de MINES ParisTech retrace la formidable aventure humaine et scientifique à l’origine de ce tableau. 

 Elle présente, notamment, les travaux précurseurs de Béguyer de Chancourtois à l'École des mines, avec la Vis tellurique qu'il a mise au point en 1862.

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Lieu : MINES ParisTech – 60 boulevard Saint-Michel – Paris

Le département Mécanique et Matériaux de MINES ParisTech une nouvelle fois à l'honneur, avec la remise des prix de la Société française d'énergie nucléaire (SFEN) et de l'Association française de mécanique (AFM), en juin et août 2019.

• Tom Petit, docteur MINES ParisTech, est lauréat du Prix Jean Bourgeois de la SFEN, pour sa thèse « Compréhension et modélisation d’essais de ténacité avec pop-in : application à l’aluminium 6061-T6 et influence de l’irradiation neutronique », effectuée au Centre des Matériaux MINES ParisTech, sous la direction de Thilo Morgeneyer, Jacques Besson et Claire Ritter (CEA).
  • Tom Petit a également obtenu le 3^e  International  ZwickRoell Science Award 2018, pour son article portant sur les propagations instables de fissures, dont l'origine a été démontrée par utilisation d'un montage conçu à cet effet.
    La cérémonie de remise de prix s'est déroulée le 14 juin 2019 à l’Université Tongji (Shanghai, Chine).

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• Mehdi Khalloufi, docteur MINES ParisTech, s'est vu décerner le Prix Paul Germain de l'AFM. Ce prix récompense son travail de thèse sur les « écoulements multiphasiques avec changement de phase et ébullition dans les procédés de trempe », réalisé au Cemef MINES ParisTech, sous la supervision d'Elie Hachem, Rudy Valette et Elisabeth Massoni.

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Journée organisée par le département Mécanique et Matériaux de MINES ParisTech

Les chercheurs MINES ParisTech détiennent une expertise pointue en simulation numérique. Ils font de leurs outils des références dans leurs domaines (matériaux, procédés, énergétique, exploitation minière…), utilisés par les industriels dans le cadre d’actions de recherche partenariale. Pour présenter leurs travaux et proposer une vision transversale et pluridisciplinaire de la « data science » et de ses enjeux pour les entreprises, MINES ParisTech créée le Data Science Day.

Pas moins de 17 chercheurs des 5 Départements de recherche de MINES ParisTech présentent leur travaux, pendant 15 mn.

4 conférences plénières données par des personnalités extérieures complétent le programme.

Les thèmes de nos quatre invités sont les suivants :

• Pr. Charbel Farhat (Stanford): A Physics-Based Alternative Approach to Digital Twins
• Pr. Francisco Chinesta (Ensam): Data-Driven Empowered Physics-Based Models
• Pr. Jean-Philippe Vert (Google AI):   Learning from ranks and learning to rank
• Dir. Rech. Marc Schoenauer (INRIA): Algorithmes en sciences des données: validation, certification, transparence, et impacts sur la société

> Télécharger le programme

Cet événement a vocation à être organisé chaque année, tour à tour, par chacun des départements de recherche MINES ParisTech.

Le Prix Prix Atos – Joseph Fourier a pour objectif d’accélérer la recherche et l’innovation en récompensant des travaux dans les domaines de la simulation numérique et de l’intelligence artificielle (IA).

Le professeur Elie Hachem et l'équipe CFL (Calcul intensif et mécanique des fluides) du Cemef MINES ParisTech sont récompensés pour leurs travaux sur le maillage anisotrope parallèle et les méthodes immergées en mécanique numérique à haute-fidélité.

Ces outils de modélisation sont 100 à 1000 fois plus précis que les outils actuels dédiés en particulier à la mécanique des fluides. Ils permettent une compréhension très fine du comportement des fluides complexes et accélèrent ainsi la découverte de nouveaux phénomènes physiques.

> En savoir plus sur Atos

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MINES ParisTech, établissement-composante de l'Université PSL (Paris Sciences et Lettres), décline ses faits marquants 2018 et ses perspectives 2019 selon quatre grandes thématiques, selon les objectifs fixés par son Plan stratégique 2018-2022 :

• Promouvoir l'excellence scientifique
• Accompagner l'ingénieur et le chercheur du futur
• Rayonner au-delà de notre sphère
• Se déployer pour relever les défis de demain

Pour le directeur, Vincent Laflèche, « Nul doute que l'École saura, en 2019, continuer à répondre aux attentes de ses étudiants et de ses partenaires ».

Jacques Aschenbroich, PDG de Valeo, président du CA de MINES ParisTech, co-signataire de l'éditorial présente ainsi le rôle de l'École : « développer les compétences scientifiques et humaines pour dominer les défis du XXI^e siècle ».

Le RA 2018 est à feuilleter ici.

> Télécharger le Rapport d'activité 2018

L'École présente et expose quelques uns de ses projets scientifiques les plus innovants pour les entreprises

Venez à MINES ParisTech pour découvrir 21 projets de recherche répartis en 5 défis industriels et scientifiques:

* Transition énergétique 
* Gestion responsable des ressources
* Industrie du futur
* Science des données et Intelligence artificielle
* Mobilité du futur

Programme de la journée

8h30 – 9h : accueil
9h15 : ouverture du salon par Vincent Laflèche, Directeur de MINES ParisTech
9h25 : Vladislav Yastrebov, Médaille de bronze du CNRS
10h30 – 10h50 : pitch d'entreprises
12h 12h20 : ma thèse en 180 secondes
12h30 – 13h30 buffet dans le jardin de l’école
14h : Aurélie Jean, Présidente et Fondatrice de Silico Veritas

14h30 – 14h50 : pitch d'entreprises
16h – 16h20 : start-up – AiR, Intempora, Invisensing, Scipath
17h15 : démonstration : robot collaboratif, IA centrée sur l’humain
17h30 : clôture du salon par Yannick Vimont, Directeur-adjoint de MINES ParisTech, chargé de la recherche
 
Avec la participation de : Aubert & Duval, Engie, GRTgaz, Mairie de Paris, Orano, Stimshop, Valéo

• Inscription obligatoire, en ligne 

Lieu : MINES ParisTech – 60, bd Saint-Michel – Paris

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Qi Huang, doctorante au MAT et au LSPM

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Qi Huang, doctorante au Centre des Matériaux de MINES ParisTech et au LSPM de l’université Paris 13 sous la co-direction de C. Duhamel et de Y. Charles est l’une des trois lauréats ayant obtenu une bourse afin de participer aux journées annuelles du groupe de travail international sur la fissuration assistée par l’environnement (ICG-EAC) qui se sont tenues à Tainan (Taïwan) du 12 au 17 mai 2019.

Qi y a présenté une partie de ses travaux de thèse lors d’une communication orale intitulée : « Stress corrosion cracking initiation of cold-worked austenitic stainless steels: Influence of the combination of microstructure and mechanical fields at the polycrystal scale ».

Manon Isard, doctorante au Cemef MINES ParisTech, a reçu le prix Ken Ludema Best Paper à la WoM conférence, 22nd International Conference on Wear, pour son article «Third-body formation by selective transfer in a NiCr / AgPd electrical contact. Consequences on wear and remediation by a barrel tumble finishing».

La WoM conférence accueille tous les deux ans la communauté scientifique internationale en tribologie. Elle a accueilli 350 participants du 14 au 18 avril 2019 à Miami.

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Qi Huang, doctorante au Centre des matériaux MINES ParisTech, est l’une des trois personnes lauréates d'une bourse pour participer aux Journées annuelles du groupe de travail international sur la fissuration assistée par l’environnement (ICG-EAC) qui se sont tenues à Tainan (Taïwan) du 12 au 17 mai 2019.

Qi y a présenté une partie de ses travaux de thèse lors d’une communication orale intitulée : « Stress corrosion cracking initiation of cold-worked austenitic stainless steels: Influence of the combination of microstructure and mechanical fields at the polycrystal scale ».

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Couplage mécano-fluidique pour le contact et le frottement à petites et à grandes échelles

Résumé : 
Dans cette thèse, nous travaillons sur un problème d'interaction fluide-structure au niveau des interfaces du contact. Le problème du transport de fluide dépend de la solution du problème de contact mécanique, qui, à son tour dépend de la pression hydrodynamique et/ou hydrostatique du fluide, rendant l'ensemble des problèmes non linéaires. La rugosité de la surface à l'échelle microscopique détermine les propriétés macroscopiques de l'interaction de contact, y compris le transport de fluide le long de l'interface. La prise en compte dans les simulations numériques de la rugosité des solides en contact nous permet d'affiner notre compréhension des processus multi-physiques considérés à l'échelle macroscopique, qui est pertinente pour les applications industrielles.

Abstract :
We study a problem of thin fluid flow in contact interfaces relevant for a wide range of engineering applications and geophysical sciences. It requires resolution of a multi-field coupling of fluid and solid mechanics, enhanced by contact constraints and deterministic or randomly rough features of the surface geometry of contacting solids. We developed a monolithic finite-element framework, which includes robust contact resolution algorithms, fluid-flow elements for solving Reynolds equation for the incompressible viscous flow and fluid-structure interface elements to apply fluid pressure on the solid. Additionally, we take into account the possibility of fluid entrapment in the contact interface and its pressurization using non-linearly compressible constitutive laws and formulate a novel trapped-fluid element. The computational framework includes image analysis algorithms to distinguish between contact, fluid flow and trapped fluid zones and is suitable for both one- and two-way coupling approaches. First, the behaviour of a pressurized fluid trapped between deformable solid with a wavy surface and a rigid flat was studied. We showed how the evolution of the real contact area and of the global coefficient of friction under increasing external load depend on material properties of the fluid, as well as on that of the solid, and on the slope of the surface profile. The opening of the trap by the fluid in presence of friction was also analysed. The proposed framework was also used to study the fluid flow in the interface between a rigid flat and a deformable solid with a model geometry or random self-affine rough surface. We derived an approximate analytical solution for the fluid flow across a wavy contact interface, which was compared with our numerical results. Finally, we showed that for a range of physically relevant parameters, one-way coupling underestimates the interface permeability and the critical external load needed to completely seal the interface, compared to the two-way approach. A refined phenomenological law for macroscopic permeability of rough contact interfaces was proposed.

Titre anglais : Coupling mechanical frictional contact with interfacial fluid flow at small and large scales
Date de soutenance : mercredi 20 mars 2019 à 14h00
Adresse de soutenance : 60 Boulevard Saint-Michel, 75006 Paris, France – L213
Directeurs de thèse : Georges CAILLETAUD, Vladislav YASTREBOV

Contact : 
andrei.shvarts@mines-paristech.fr