Journée du pôle « Assemblages multimatériaux » le 27 juin 2016

Les objectifs principaux de cette journée étaient d’une part de faire connaissance en laissant du temps aux discussions autour des posters, du moment du repas et lors de l’heure relative au bilan ; d’autre part, de travailler sur quelques axes fondamentaux. Nous avons décidé de lancer quelques actions à court et moyen termes :

> Scientifique : travail autour des assemblages métal/métal, métal/composite. L’idée est de fédérer les compétences complémentaires lorientaises (approches plus amont sur la formation de l’assemblage), et brestoises (approches amont sur le collage et plus aval sur la tenue et la durabilité mécanique des assemblages), pour pouvoir apporter une réponse plus globale sur les thématiques de recherche sur les assemblages multi-matériaux par soudage ou collage. Des actions concertées mettant en commun l’ensemble des compétences, peuvent être envisagées à court terme, sur des projets de recherche en cours, et à moyen et plus long termes sur de nouveaux projets. Quatre projets de recherche déjà initiés peuvent potentiellement faire l’objet d’actions en ce sens :  

  • soudage par point – (thèse CIFRE d’Edouard Geslain avec ARCELORMITTAL (2015-2017) – Réalisation des points soudés à Lorient et sollicitation/tenue mécanique du point à Brest (essais ARCAN)…. Il s’agirait de qualifier la tenue mécanique d’un assemblage hétérogène de 3 tôles, présentant une tôle très mince difficile à assembler (R. Creachcadec – Ph Rogeon – E. Geslain).
  • assemblage composite/métal – soudage et/ou collage – réalisation et sollicitation de ces assemblages ( R. Creachcadec – C. Cellard – L. Sohier – M. Courtois – C Hidalgo – Ph. Le Masson)
  • assemblage hybride collage/soudage par point de panneaux métal/polymère/métal (R. Creachcadec – C. Pouvreau)
  • tenue en fatigue des joints soudés – lien avec la prédiction de la dureté par simulation EF du procédé de soudage (D.Carron – D. Thevenet).

> Bilan des matériels dont nous disposons et sur lesquels nous pouvons nous appuyer ;

> Bilan des contacts industriels (trois des quatre présentations de cette journée étaient en lien avec des activités d’ArcelorMittal) : faire un bilan de nos contacts afin de voir comment nous pouvons proposer une offre complète scientifique (ex : Arcelor, DCNS…) ;

> Bilan des publications et des publiants à l’échelle du PTR afin de définir des états des lieux et des Gantt pour la planification des publi – permettant aussi de réintégrer les collègues qui pour le moment sont associés ;

> Annuaire : chaque membre du PTR propose un CV recherche (et enseignement) en complément du fichier présentant les photographies ;

> Proposer des conférences pour le laboratoire.

La journée s’est déroulée à l’ENSTA Bretagne avec le programme suivant :

  • 10h00 : accueil
  • 10h15 : présentation du pôle
  • 10h30 : présentation de Mickael Courtois : Modélisation du soudage laser.
  • 11h00 : présentation 2 - Jean Legendre - Compréhension de la rupture interfaciale d'assemblages collés pour l'industrie automobile
  • 11h30 : séance poster 1 (Hall) : posters des doctorants de Lorient

 

  • 13h15 : présentation 3 - Edouard Geslain - Soudage par résistance par point
  • 13h45 : séance poster 2 - posters des doctorants de Brest
  • 14h30 : présentation 4 - Gilles Tahan - Caractérisation de la tenue mécanique d'un assemblage collé par choc laser
  • 15h00 – 16h30 : Bilan et perspectives

L’IRDL partenaire de la journée professionnelle « Comment construire différemment »

La journée professionnelle "Comment construire différemment ? Des matériaux locaux, performants, bas carbone" se tiendra à Lorient le 4 octobre 2016. Réservez dès à présent cette date dans votre agenda !

Fruit du travail collaboratif d'une dizaine de structures impliquées dans l'éco-construction en Bretagne, la journée "Comment construire différemment ? Des matériaux locaux, performants, bas carbone" s'adresse à tous les acteurs de la construction. 

L'objectif : mieux connaître le marché des éco-matériaux, leurs caractéristiques techniques, leur mise en oeuvre, les possibilités d'assurance, les formations existantes, obtenir des retours d'expériences de chantier...

Comment ? En échangeant avec d'autres professionnels du bâtiment, des fabricants, des laboratoires de recherche spécialisés mais aussi des structures qui peuvent vous accompagner dans vos projets de formation ou d'innovation. 

Télécharger le flyer de l'événement

Pour vous inscrire dès à présent, cliquez ici ! (inscription obligatoire)

Programme

Matin

  • Quelle clientèle pour les éco-matériaux ?
  • Focus techniques sur le béton de chanvre et la paille
  • Retours d'expériences sur chantier par l'Agence Qualité Construction
  • Assurance et éco-matériaux

Après-midi

  • Focus techniques bois local et terre crue
  • Systèmes constructifs biosourcés
  • Innovation : à qui s'adresser ? Quels financements possibles ? 

Et tout au long de la journée, des démonstrations, des rendez-vous professionnels, des échanges sur stands...

 

Séminaire IRDL : Conférence de Daniel Schmidt et Emmanuelle Reynaud le 4 juillet

Daniel Schmidt et Emmanuelle Reynaud, professeurs à l’université du Massachusetts (USA) seront dans nos locaux l’après-midi à Lorient du 4 juillet (lundi prochain). Le séminaire sera sur les thèmes : "Two aspects of reinforced polymers: Enhancing the sustainability of epoxies and their composites" et "Copolyester nanocomposites with uncompromised mechanical performance". 

Ils donneront un séminaire à 14 h en salle CR 204 ce lundi 4 juillet 2016.

 

Résumé : This talk will cover two efforts related to reinforced polymers. The first part of the talk will offer an update on our progress in the preparation of high performance, reworkable, bio-derived polymer networks and their glass fiber reinforced composites. The second part of the talk will cover the realization of mechanical reinforcement in transparent high-Tg copolyester nanocomposites.

 

Fiber reinforced epoxies offer high specific stiffness and strength coupled with excellent corrosion resistance but are effectively impossible to recycle. Likewise, in spite of significant efforts to develop more sustainable bio-based polymers, composite resins remain almost entirely petroleum-based. We show that epoxidized linseed oil is an excellent basis for the formation of high-performance structural thermosets, and present the rheology and cured properties of various bioepoxy / anhydride formulations. These materials display attractive combinations of modulus and heat distortion temperature. In tandem, we show that high performance anhydride cured epoxies may be prepared in the presence of catalysts that render them reworkable. Complementing screening via simple constant-load creep experiments, stress-relaxation measurements provide useful information concerning the time-scales over which reworkability may take place.

 

In the second part of the talk, we report the creation of two families of high performance copolyester / clay nanocomposites produced via twin screw extrusion compounding and injection molding on industrial scale equipment using commercially available ingredients. The results of these efforts highlight the fact that this field may yet hold surprises. In particular, these materials, ostensibly transparent amorphous thermoplastics with glass transition temperatures similar to that of polystyrene, may be made stiffer and stronger through nanocomposite formation, without compromising their high ductility, impact resistance or transparency. This is atypical if not unique for a fully amorphous high-Tg thermoplastic nanocomposite produced via melt blending. We present the results of our structural, thermal and mechanical characterization efforts, and discuss the trends thus observed.

 

Biographie des deux chercheurs :

  • Daniel Schmidt : Dr. Schmidt graduated with University Honors from Carnegie Mellon University (1998) with a B.S. in Materials Science & Engineering and a B.S. in Chemistry following research experience with the CMU Buckyball Project. He earned his Ph.D. in Materials Science & Engineering at Cornell University (2003) under the direction of Prof. Emmanuel P. Giannelis on the subject of silicone nanocomposites. He was a post-doc in the first BASF group to locate in Nobel Laureate Jean-Marie Lehn’s Institut de Science et d'Ingénierie Supramoléculaires (ISIS) in Strasbourg France, where he developed nanoporous materials for thermal insulation (tradenamed SLENTITE®, scale-up in progress). He joined the Department of Plastics Engineering at the University of Massachusetts Lowell in 2005, where he has pursued work on polymer nanocomposites, polymer networks, pre-ceramic polymers and sustainable materials. In 2006 he was awarded a Summer Faculty Fellowship in the group of Dr. Rich Vaia at the US Air Force Research Labs, where he worked on new classes of nanocomposites termed nanolaminates as well as porous shape memory materials. In 2009 he was the first recipient of the Mark and Elisia Saab Endowed Professorship in Sustainable Plastics Engineering. In 2012 he was recognized at the Massachusetts State House as as University Research Champion by the Massachusetts Toxics Use Reduction Institute (TURI), and in 2013 he was an invited participant in the BASF Insights Program in Ludwigshafen, Germany. His work has been cited over 1,400 times in the literature, and he is listed as an inventor in 9 families of patents and patent applications. He has been a tenured Associate Professor since 2011.Capture d’écran 2016-07-18 à 11.45.43

 

  • Emmanuelle Reynaud : Dr. Reynaud graduated from the National Institute of Applied Sciences – INSA-Lyon (1997) with an engineering diploma in Physics & Materials Engineering and a Master’s Degree in Materials and Mechanics. She earned her Ph.D. in Materials Engineering at INSA-Lyon (2000) under the direction of Prof. C. Gauthier and G. Vigier on the subject of thermoplastic-clay nanocomposites. She was a post-doc in the group of Prof. E.P. Giannelis at Cornell University, Ithaca, NY, USA. In 2002, she joined the Laboratory of Mechanics at the University of Rennes 1, France as assistant professor. She joined the Department of Mechanical Engineering at the University of Massachusetts Lowell, Lowell, USA in 2006, where she has pursued work on polymer nanocomposites, sustainable materials and service-learning in engineering education. She has been a tenured Associate Professor and graduate coordinator for her department since 2013.

 

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L’IRDL vous invite à son café-labo !

Vous êtes intéressé par le développement de systèmes mécaniques et/ou énergétiques ? Vous avez des besoins en sciences de l’ingénieur ? Vous souhaitez innover dans le domaine des matériaux et de l’énergie ?

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L’institut est issu du regroupement de deux laboratoires : le Laboratoire d’Ingénierie des MATériaux de Bretagne (LIMATB) et le Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes (LBMS). Depuis le 1er Janvier 2016, l'Institut de Recherche Dupuy de Lôme est officiellement créé, fruit de la fusion de deux laboratoires bretons reconnus, le LBMS  (sous tutelle ENSTA Bretagne, ENIB et UBO) et le LIMATB (sous tutelle UBS et UBO). Labellisé par le CNRS (FRE 3744), l'IRDL réunit 280 membres, dont 110 enseignants-chercheurs et 110 doctorants, 4 plateformes technologiques et de très nombreuses collaborations industrielles.

Le laboratoire est spécialisé dans les Sciences de l’Ingénieur. Les travaux de recherche du laboratoire sont lié aux domaines de l’ingénierie des matériaux, des systèmes utilisés dans les secteurs industriels liés à l’automobile, l’énergie, l’aéronautique, la santé, des transports. Le laboratoire accorde une importance particulière aux domaines en interaction dynamique avec le milieu marin, tels que la construction navale et offshore, ainsi que les énergies marines.

 

La matinée vous permettra de découvrir les activités du laboratoire, les formations liées aux thématiques de recherche et d’en savoir plus sur le Crédit d’Impôt Recherche ainsi que sur le recrutement de doctorants en contrat CIFRE. Afin de faciliter les échanges sur la recherche et les formations, des ateliers seront mis en place autour de trois domaines :

Energie et Systèmes Electromécaniques

L’atelier abordera les problématiques d’efficacité énergétique via la conception, la caractérisation  et l’optimisation des matériaux, procédés et/ou de systèmes. Le laboratoire présentera ses compétences en modélisation multi-physique, simulation numérique, expérimentation et en contrôle de systèmes, ainsi que leurs travaux qui ont pour objectif d’améliorer la qualité, la résilience et la durabilité des systèmes électromécaniques et énergétiques.

Assemblages

Cet atelier sera axé sur les travaux du laboratoire portant sur les assemblages multi-matériaux (métalliques, composites…).  Les compétences de cet axe de recherche portent sur trois points : l’instrumentation (l’étude des procédés d’assemblage par rivetage, soudage, collage, …), la caractérisation (la tenue à long terme des assemblages), et la modélisation (phénomènes physiques, comportement des assemblages…). Le laboratoire s’intéresse également aux techniques d’assemblage hybrides.

Rhéologie

A la croisée de la physico-chimie et de la mécanique des matériaux, la rhéologie étudie l’écoulement et la déformation de la matière sous l’action de contraintes. Après une présentation des rhéomètres et des appareils de mise en forme des matériaux, quelques expériences types illustreront les relations structure/rhéologie de fluides complexes. Les systèmes étudiés, qui concernent les solutions, les suspensions, les émulsions, les gels ou les polymères fondus, peuvent intéresser la plasturgie, l’agroalimentaire, la cosmétique, la pharmacologie...Le couplage avec des caractérisations physiques - microscopiques, magnétiques ou  thermiques - sera également évoqué.

 

Nous vous donnons rendez-vous le Mardi 04 Octobre 2016 dès 8h

au Pôle Numérique Brest Bouguen 

10 Avenue Le Gorgeu - 29200 BREST

INSCRIPTION

 

Au programme de cette rencontre : 

8h : Accueil des entreprises autour d’un petit déjeuner

8h15 : Présentation générale du laboratoire

8h45 : Focus sur les CIFRE et sur le Crédit Impôt Recherche (CIR)

9h15 : 1ère vague - Répartition en 3 ateliers thématiques - Echanges

10h30 : 2ème vague – ateliers thématiques - Echanges

11h30 : Echanges entre les chercheurs et les invités

12h : En-cas

 

Pour plus d'informations :

Service Relations Entreprises et Partenaires

entreprises@univ-brest.fr

02 98 01 80 00 / 06 46 43 17 49

www.univ-brest.fr

 

Un docteur reçoit le 2ème prix Daveluy 2016

Lundi 20 juin 2016, le représentant du chef d’état-major de la Marine (CEMM) a remis les prix Amiral Daveluy 2016 à l’École militaire. Ce prix créé en 1996, récompense des travaux de recherche dans le cadre de masters ou de thèses, dont la qualité contribue à faire progresser les connaissances dans les domaines maritimes et navals. Les lauréats couvrent les domaines des sciences humaines et sciences de l’ingénieur.

 

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Les travaux qui ont été retenus pour le prix Daveluy 2016 en sciences de l’ingénieur mettent un jeune docteur de l'IRDL* à l’honneur :

  • Sofiane Djebarri reçoit le prix pour ses travaux de thèse sur la « modélisation et la conception optimale de génératrices à aimants permanents pour hydroliennes » (thèse soutenue le 6 mars 2015)

*ces travaux de thèse ont été conduits avec une double affiliation IRENav (École Navale) et LBMS (laboratoire brestois de mécanique et des systèmes), appartenant à l'UBO. Le 1er janvier 2016, le laboratoire LBMS (ENSTA Bretagne, ENIB, UBO) a fusionné avec le LIMATB (UBS, UBO) pour former l’Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL), FRE 3744 sous co-tutelle du CNRS. Avec ses 280 membres, dont 110 doctorants, IRDL est la plus importante équipe de recherche en France en sciences de l’ingénieur pour les applications marines.

Deux autres étudiants de l'IRDL ont respectivement reçu le premier et troisième prix Daveluy

Soutenance de thèse de Marie Furic

Marie Furic, doctorante au sein du PTR1 « Composites » soutiendra sa Thèse de Doctorat intitulée :

« Utilisation des nouvelles propriétés physico-chimiques des solutions détergentes régénérées dans le Nettoyage En Place d’équipements sensibles.« 

le vendredi 8 juillet  à 10h00 à l’Université Bretagne Sud, Site de Pontivy – IRDL, allée des Pommiers

Résumé :

La régénération des solutions de lavage utilisées en Nettoyage En Place (NEP) présente un intérêt, tant économique qu’environnemental, pour les industriels laitiers. L’étape clé du NEP réside dans le lavage alcalin qui assure l’élimination des souillures organiques déposées sur les équipements. Ce lavage est généralement effectué par des lessives de soude, moins onéreuses que celles de potasse. Nos travaux ont visé à appliquer un procédé physico-chimique de régénération, basé sur des étapes d’adsorption- coagulation-floculation, à des lessives de potasse en vue de rentabiliser leur intégration au NEP laitier. La régénération de solutions de potasse souillées par du lait a été examinée et comparée à celle de solutions de soude. L’efficacité du procédé à épurer les solutions de potasse en termes d’abattement de la DCO et de Ntot a été démontrée. L’analyse des solutions régénérées a par ailleurs mis en évidence l’amélioration de leurs propriétés interfaciales (tension superficielle, angle de contact). Ces propriétés, dont l’origine a pu être attribuée à l’accumulation de biotensioactifs, confèrent aux solutions de potasse régénérées un meilleur pouvoir nettoyant. Ce point a été validé lors d’essais de nettoyage de membranes organiques d’ultrafiltration colmatées par des protéines laitières. L’optimisation de la formulation de ces solutions a de plus permis l’obtention de performances de nettoyage comparables à celles d’un détergent commercial classiquement utilisé pour ce type d’application. Enfin, les impacts économiques et environnementaux de l’intégration de lessives de potasse en substitution à celles de soude ont été évalués pour un NEP laitier industriel au travers d’une étude technico-économique et d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV).

Mots clés : composites

Membres du jury :

  • Pr Murielle RABILLER-BAUDRY,
  • Dr Thierry BENEZECH, Directeur de Recherche
  • Pr Patrick DUTOURNIÉ,
  • Dr Hedi BEN MANSOUR, Maître de Conférences HDR
  • Dr Walid BLEL, Maître de Conférences
  • Dr Anne ELAIN, Maître de Conférences
  • Pr Olivier SIRE,

Les travaux ont été encadrés par Madame Anne ELAIN et Messieurs Walid BLEL et Olivier SIRE

 

Soutenance de thèse de Clément CHAMPY

Clément CHAMPY , doctorant au sein du PTR5 « Durabilité » soutiendra sa Thèse de Doctorat intitulée :

«  Fatigue des élastomères : intégration des chargements complexes aux échelles locale et globale »

le mercredi 13 juillet  à 11h00 à l’ENSTA Bretagne – Amphi 2

Résumé :

Cette étude concerne la description des propriétés en fatigue d’un élastomère industriel (ici un coupage NR-IR), utilisé pour des applications antivibratoires automobiles, pour des chargements mécaniques non relaxants. L’objectif principal est de proposer un outil qui puisse être utilisé dans un cadre industriel. Il s’agit donc de mettre en place une méthode robuste et rapide afin de caractériser le diagramme de Haigh d’un matériau. Dans un premier temps, une vaste campagne expérimentale d’essais de fatigue a été réalisée afin de construire le diagramme de Haigh du matériau de l’étude, demandant plusieurs mois d’essais et un grand nombre d’éprouvettes. Un scénario d’endommagement pour l’initiation de fissures a été proposé, étayé par des observations in situ et ex situ. Le diagramme obtenu pour des essais mono niveau et mono fréquence est ensuite confronté à des chargements plus complexes sans pour autant aller jusqu’à l’utilisation de signaux pistes. Il est notamment mis en évidence, pour des essais non relaxants, l’existence d’une cinétique d’endommagement lente, l’influence de la température sur la durée de vie et l’écart à la règle de Miner lorsque qu’un « bloc » de chargement non relaxant est réalisé avant un chargement relaxant. Enfin, dans l’optique d’une application à l’échelle industrielle, une méthode de caractérisation rapide est proposée, basée sur des mesures d’auto-échauffement par thermographie infrarouge. Un protocole mécanique original est développé pour les essais non relaxants, ainsi qu’une méthodologie d’analyse du signal thermique. L’application d’un critère d’endurance énergétique via un protocole d’analyse basé sur le niveau de renforcement du matériau (induit par la cristallisation) est finalement mis en œuvre. Le diagramme de Haigh est alors prédit en environ 1 semaine avec un nombre réduit d’éprouvettes.

 

Mots clés :

Élastomère, coupage NR-IR, fatigue, renforcement, diagramme de Haigh, cristallisation, chargement mécanique complexe, thermographie infrarouge, caractérisation rapide.

 

Membres du jury :

  • Lucien Laiarinandrasana, Directeur de Recherche, Centre des Matériaux, Mines ParisTech, rapporteur
  • Stéphane André, Professeur des Universités, LEMTA, EEIGM, rapporteur
  • Laurent Chazeau, Professeur des Universités, MATEIS, INSA Lyon, examinateur
  • Nicolas Saintier, Professeur des Universités, I2M, Arts et Métiers ParisTech, examinateur
  • Bertrand Huneau, Maitre de Conférences HDR, GeM, Ecole Centrale de Nantes, examinateur
  • Malick Diakhaté, Maitre de Conférences, IRDL, UBO, examinateur
  • Yann Marco, Maitre de Conférences HDR, IRDL, ENSTA Bretagne, Directeur de thèse
  • Vincent Le Saux, Maitre de Conférences de l’ENSTA Bretagne, IRDL, ENSTA Bretagne, co-encadrant
  • Pierre Charrier, Docteur Ingénieur, Vibracoustic, invité

 

 

Deux docteurs reçoivent le 1er et 3e prix Daveluy 2016

Lundi 20 juin 2016, le représentant du chef d’état-major de la Marine (CEMM) a remis les prix Amiral Daveluy 2016 à l’École militaire. Ce prix créé en 1996, récompense des travaux de recherche dans le cadre de masters ou de thèses, dont la qualité contribue à faire progresser les connaissances dans les domaines maritimes et navals. Les lauréats couvrent les domaines des sciences humaines et sciences de l’ingénieur.

 

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Les travaux qui ont été retenus pour le prix Daveluy 2016 en sciences de l’ingénieur mettent deux jeunes docteurs  de l'IRDL* à l’honneur :

  • Nicolas Tual reçoit le 1er prix de thèse pour ses travaux sur la « durabilité des matériaux composites carbone/époxy pour des applications aux pales d’hydroliennes » (thèse soutenue le 9 novembre 2015).
  • Richard Leloup reçoit le 3e prix de thèse pour ses recherches sur l’ « élaboration d’un outil d’aide à la prédiction du comportement et de la tenue mécanique d’un cerf-volant ; application à la propulsion auxiliaire de navires » (thèse soutenue le 3 octobre 2014).

* ces travaux de thèse ont été conduits dans l’équipe de recherche ENSTA Bretagne appartenant au laboratoire LBMS : laboratoire brestois de mécanique et des systèmes. Le 1er janvier 2016, le laboratoire LBMS (ENSTA Bretagne, ENIB, UBO) a fusionné avec le LIMATB (UBS, UBO) pour former l’Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL), FRE 3744 sous co-tutelle du CNRS. Avec ses 280 membres, dont 110 doctorants, IRDL est la plus importante équipe de recherche en France en sciences de l’ingénieur pour les applications marines.

Thèse de Nicolas Tual

Durabilité des matériaux composites carbone/époxy
pour des applications aux pales d’hydroliennes

Les pales d’hydroliennes sont sujettes à de nombreuses agressions (courants, vagues, tempêtes, corrosion…). Des modèles ont été développés qui reproduisent le seuil et la cinétique d’endommagement des composites carbone/époxy, l’évolution de l’entrée d’eau dans la pale d’hydrolienne et le couplage des deux phénomènes, afin de prédire la durabilité au long terme des pales d’hydroliennes en composites.

Ces recherches ont été conduites dans le cadre d’une chaire de recherche sur l’utilisation des assemblages collés mixtes dans les systèmes de production d’énergies marines renouvelables, financée par le F2i (fonds pour l’innovation dans l’industrie), la région Bretagne et ENSTA Bretagne. Ifremer était partenaire de cette thèse et co-encadrant avec ENSTA Bretagne.

Thèse de Richard Leloup

Elaboration d’un outil d’aide à la prédiction du comportement et de la tenue mécanique d’un cerf-volant ; application à la propulsion auxiliaire de navires

La thèse s’intéresse à l’utilisation de cerfs-volants (kites) pour la propulsion auxiliaire de navires. Elle vise, dans un premier temps, à modéliser un kite de manière simple et rapide afin d’estimer ses performances ; il apparaît qu’un kite a de meilleures performances qu’une voilure classique.

Un cerf-volant de 320 m² équipant un navire de 50.000 t permettrait d’économiser 10 % à 25% de carburant. Dans un second temps, l’étude s’est intéressée plus précisément à la prédiction de la répartition des efforts dans la toile ainsi qu’aux propriétés aérodynamiques du kite.

Ces recherches s’inscrivaient dans le projet BEYOND THE SEA®, labellisé par le Pôle Mer Bretagne Atlantique et qui bénéficie depuis 2014 du soutien de l’Ademe dans le cadre de l’appel à manifestation d’intérêt « navires du futur » des investissements d’avenir.

Soutenance de thèse de Sovannara HIN

de2Sovannara HIN , doctorant au sein du PTR5 « Durabilité » soutiendra sa Thèse de Doctorat intitulée :

« Contribution à l’étude des mécanismes de plasticité et de fissuration de verres métalliques massifs »

le vendredi 17  juin à 9h30 

à l’Université Bretagne Sud, Faculté de Sciences et Sciences de l’Ingénieur – Amphithéâtre Sciences 1 à Lorient

Résumé :

Les alliages amorphes, ou verres métalliques, sont des matériaux relativement récents, datant au plus d’une cinquantaine d’années. Ils possèdent des propriétés mécaniques exceptionnelles (résistance, dureté, ténacité, énergie élastique stockée, …) sans commune mesure avec celles de la plupart des alliages métalliques cristallins. Leur fragilité apparente en chargement uniaxial constitue toutefois un frein majeur à leur application à grande échelle et donc à leur industrialisation. Par ailleurs, les études sur le comportement à la fissuration et à la rupture des verres métalliques massifs rapportées dans la littérature sont à la fois peu nombreuses et très diverses dans leurs résultats. Face à ces problématiques, ces travaux de thèse sur les verres métalliques à base de zirconium ont deux objectifs principaux. Le premier consiste à étudier leurs mécanismes de déformation plastique par des essais hétérogènes. L’essai brésilien (ou de compression diamétrale) se révèle, dans ce contexte, efficace pour atteindre des niveaux élevés de déformation plastique à l’échelle macroscopique. Celui-ci permet également d’étudier à plus petite échelle la formation et la propagation des bandes de cisaillement et de quantifier les champs de déformation au cours du chargement par corrélation d’image. Les résultats montrent une bonne reproductibilité à ces deux échelles et offrent une meilleure estimation des déformations intenses se produisant dans les bandes de cisaillement. De plus, une identification basée sur cet essai couplé avec un autre essai hétérogène (nano-indentation) dans le but de discriminer des paramètres élastoplastiques montre qu’une loi de comportement de type von Mises n’est pas pertinente pour ce matériau. Le deuxième objectif de ces travaux vise à caractériser l’influence des défauts cristallins, liés à leur procédé d’élaboration et présents dans la matrice amorphe de nos verres métalliques, sur l’initiation et la propagation des fissures mais aussi sur leur rupture par des essais de flexion. La mesure de la ténacité et l’analyse fractographique des éprouvettes montrent que ces défauts facilitent la pré-fissuration, mais entrainent aussi une fragilisation de nos matériaux. Cette dernière propriété, i.e. la résistance à la fissuration ou ténacité, s’avère alors un bon moyen pour discriminer les différentes qualités de synthèse de ces alliages amorphes.

 

Abstract :

 

Amorphous alloys or metallic glasses are relatively new materials, dating back to over fifty years. They exhibit exceptional mechanical properties (strength, hardness, toughness, stored elastic energy …), compared to those of most crystalline metallic alloys. Their apparent brittleness in uniaxial loading, however, is a major obstacle to their wide application and thus their industrialization. Studies on the cracking and fracture of these materials have so far been sparse and relatively contradictory in their results. The objectives of this PhD thesis work on zirconium base metallic glasses are therefore twofold. The first objective is to study their plastic deformation mechanisms by means of heterogeneous tests, namely instrumented indentation and diametral compression. The Brazilian test (or diametrical compression test) is shown, in this context, to be effective in achieving high levels of plastic deformation at the macroscopic scale. This test also allows to study, at a smaller scale, the formation and the propagation of shear bands and to quantify the strain fields during loading by digital image correlation techniques. The results show good reproducibility at these two scales and provide a better estimation of intense deformations occurring in the shear bands. In addition, a reverse analysis based on this test coupled with another heterogeneous test (nanoindentation) is carried out to identify elastoplastic parameters. This procedure shows that a von Mises yield criterion is not relevant for this material and that a Drucker-Prager model is capable of predicting the response. The second objective of this work is to characterize the influence of crystalline defects, linked to different casting processes, present in the amorphous matrix of our metallic glasses, on the initiation and propagation of cracks and on their fracture toughness. The measured fracture toughness and the fractographic analyses of the specimens show that these defects facilitate the pre-cracking, but result in an embrittlement. This latter property, i.e. the resistance to crack propagation or fracture toughness, then proves a good way to distinguish the different synthesis qualities of these amorphous alloys.

Membres du jury :

Dr Véronique DOQUET, Directrice de Recherche CNRS, École Polytechnique – Université Paris Saclay

Pr Jean-Christophe SANGLEBOEUF, Université de Rennes 1

Pr Pierre VACHER, Université de Savoie

Dr Cédric DOUDARD, Maître de Conférences,  ENSTA Bretagne

Dr Cédric BERNARD, Maître de Conférences, Université de Bretagne-Sud

Pr Vincent KERYVIN, Université de Bretagne-Sud

 

Les travaux ont été encadrés par Messieurs Vincent KERYVIN, Cédric BERNARD et Cédric DOUDARD