Simulation numérique des écoulements aux échelles microscopique et mésoscopique dans le procédé RTM

Le procédé " Resin Transfer Molding " consiste à injecter un polymère thermodurcissable à travers des fibres de renfort, qui polymérise ensuite pour former une pièce composite. L'objectif est de modéliser numériquement l'écoulement à différentes échelles, celle des mèches composa...

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Main Author: Puaux, Grégory
Language:FRE
Published: École Nationale Supérieure des Mines de Paris 2011
Subjects:
RTM
Online Access:http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00667411
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collection NDLTD
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sources NDLTD
topic [SPI:MAT] Engineering Sciences/Materials
RTM
Méthode des éléments finis
Perméabilité
Milieux poreux
Tension de surface
Mouillabilité
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RTM
Méthode des éléments finis
Perméabilité
Milieux poreux
Tension de surface
Mouillabilité
Puaux, Grégory
Simulation numérique des écoulements aux échelles microscopique et mésoscopique dans le procédé RTM
description Le procédé " Resin Transfer Molding " consiste à injecter un polymère thermodurcissable à travers des fibres de renfort, qui polymérise ensuite pour former une pièce composite. L'objectif est de modéliser numériquement l'écoulement à différentes échelles, celle des mèches composants le tissu (mésoscopique) et celle des fibres composants les mèches (microscopique). Cette thèse se décompose en deux parties. La première concerne le calcul de perméabilité d'un volume élémentaire représentatif par prise de moyenne des champs de vitesse et de pression, dans le cadre de la méthode d'immersion de domaines. A l'échelle microscopique, le calcul de perméabilité a été validé en utilisant des lois analytiques. A l'échelle mésoscopique, un couplage entre les équations de Stokes et de Darcy, pour les écoulements entre les mèches et à l'intérieur des mèches a été effectué. La seconde partie aborde l'étape d'imprégnation du renfort à l'échelle microscopique, ce qui inclut la modélisation de l'avancée du front de matière entre les fibres avec prise en compte de la tension de surface. Nous avons implémenté des méthodes pour prendre en compte les phénomènes capillaires. Une méthode d'imposition de l'angle de contact statique de l'interface avec une surface solide, et la condition aux limites de Navier permettant d'imposer un glissement à la ligne triple, ont été implémentées et validées. Tous les développements ont été effectués dans une méthode éléments finis mixtes linéaires en vitesse pression, stabilisée par une fonction bulle (MINI-élément), et en utilisant la méthode d'immersion de domaines.
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