Defensa de Quentin Marcot (departamento de ingeniería mecánica)

El objetivo de este trabajo de tesis es implementar un ensayo con doble heterogeneidad mecánica y térmica, con vistas a identificar las leyes de comportamiento del material mediante el método inverso.

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En la industria aeroespacial, los programas de certificación se apoyan cada vez más en la modelización y simulación digital con el fin de reducir el número de ensayos físicos realizados sobre las estructuras.

Estos procesos de certificación virtual dependen en gran medida de la capacidad predictiva de las leyes de comportamiento de los materiales sometidos a cargas termomecánicas complejas.

Los métodos estándar de caracterización de materiales se realizan generalmente sobre muestras normalizadas y se basan en hipótesis de equilibrio estático (es decir, determinadas estáticamente) difíciles de cumplir en la práctica, lo que conlleva la necesidad de realizar un gran número de ensayos.

Con la aparición de técnicas ópticas de medición de campos cinemáticos y térmicos, se ha desarrollado un creciente interés por el uso de enfoques estáticamente indeterminados, que permiten calibrar modelos de comportamiento a partir de información heterogénea, y reducir así el número de ensayos necesarios. Este nuevo paradigma de ensayo ha recibido el nombre de Ensayo de Materiales 2.0.

Prueba de Materiales 2.0..

Hasta ahora, estos métodos se han aplicado principalmente a ensayos con heterogeneidades en términos de deformaciones y velocidades de deformación.

Aunque estudios recientes han explotado ensayos con doble heterogeneidad en velocidad de deformación y temperatura, éstos han utilizado gradientes de temperatura generados mediante máquinas de ensayos termomecánicos de tipo Gleeble, lo que limita tanto el rango de temperaturas alcanzable como la distribución espacial de las temperaturas.

En este trabajo se desarrolla una nueva metodología experimental para introducir un gradiente térmico en el ensayo, lo que permite controlar tanto el rango de temperaturas generado como la posición de la fuente de calor.

Para esta prueba de concepto se ha elegido un polímero viscoelástico (PMMA) debido a su sensibilidad a la temperatura en rangos relativamente bajos. Para caracterizar el material se utiliza el método de campo virtual.

El trabajo numérico se utiliza para demostrar la fiabilidad de este enfoque para la identificación del comportamiento viscoelástico lineal en condiciones isotérmicas y no isotérmicas.

En cuanto a la parte experimental, se establece un sistema de generación de gradiente térmico.

A continuación, se introduce una metodología de análisis basada en herramientas que permiten el seguimiento lagrangiano de los datos cinemáticos y térmicos en el mismo marco de referencia.

En la parte experimental, se establece un sistema de generación de gradientes térmicos.

A continuación, se analizan los sesgos de medición asociados a la introducción de un campo de temperatura heterogéneo en el ensayo.

Detección del gradiente térmico.

Finalmente, se realiza una  campaña experimental basada en la metodología desarrollada para la caracterización del PMMA. 

• M.Bertrand LANGRAND DMAS, ONERA, Codirector de tesis
• Sr. Benoît BLAYSAT, Université Clermont-Auvergne, Ponente
• Sr. Jean-Luc BOUVARD, CEMEF - Mines Paris | Universidad de Investigación PSL, Ponente
• Sra. Julie DIANI, Laboratorio de Mecánica de los Sólidos, Escuela Politécnica, Examinadora
• Sra.
• Sr. Rian SEGHIR, Universidad de Nantes, Ecole Centrale Nantes, CNRS, GeM, UMR 6183, Examinador
• Sras.
• Sra. Delphine NOTTA-CUVIER, LAMIH UMR CNRS 8201 - Département Mécanique (Departamento de Mecánica), Directora del Master Internacional Transporte & Energía INSA Hauts-de-France, Université Polytechnique Hauts-de-France, Examinador
• Mr Thomas FOUREST DMAS, ONERA, Co-supervisor de tesis
• Sr. Fabrice PIERRON, MatchID Nv, Co-supervisor de tesis