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Luis Fernando SALAZAR BETANCOURT - Soutenance de thèse MINES ParisTech

Luis Fernando SALAZAR BETANCOURT

Modélisation de la compression de SMCs haute-performance

Titre anglais : Modeling of High Performance SMC Behavior Applications to 3D Compression Molding Simulation
Date de soutenance : 21/04/17
Directeur de thèse : Patrice LAURE

Mots clés en français : x,x,x,,
Mots clés en anglais : x,x,x,,

Résumé de la thèse en français
Ce travail porte sur la simulation num´ erique et la mod´ elisation de l'analyse thermo-m´ecanique 3D des mat´ eriaux composites renforc´es par fibres. Sp´ecifiquement pour les mat´ eriaux SMC (Sheet Moulding Compound) utilis ´es dans le processus de moulage par compression pour construire des pi `eces automobiles de haute performance. Ce travail est divis ´e en quatre chapitres, d´ecrivant tout d'abord un mod` ele thermo-m´ecanique entirement coupl´e pour les mat´ eriaux SMC standard et un SMC innovant `a haute concentration en fibres (> 25 en volume). Le SMC est trait ´e comme un m´elange incompressible de fibre + pˆate compl´ et ´e par une phase de porosit ´e compressible. Son anisotropie est mod´ elis ´ee au moyen de tenseurs structurels. La cin ´etique de r ´eaction et de consolidation de la pi `ece est ´egalement mod´ elis ´ee et ´ etudi ´ee. Les donn´ees exp´ erimentales m´ecaniques et thermiques enregistr ´ees sur des ´ echantillons de mat´ eriaux SMC sont compar´ees au modle et `a la solution num´ erique fournis dans ce travail. En tant que cadre num´ erique, nous utilisons la m´ethode des limites immerg´ees et la m´ethode level set. Nous d´ecrivons le proc´ed´e de moulage par compression en proposant une r ´ esolution compressible anisotrope unifi´ee capable de d´ecrire la transition compressible / incompressible de mat´ eriaux SMC sous d´ eformation. Nous sommes en mesure de d´ecrire la r ´eponse m´ecanique du SMC et de pr ´ edire localement la consolidation (durcissement) de la pi `ece le long du cycle thermique.

Résumé de la thèse en anglais
This work deals with the numerical simulation and modeling of 3D thermo-mechanical analysis of fiber reinforced composites materials. Specifically for SMC (Sheet Molding Compound) materials used in compression molding process to build automotive high performance parts. This work is divided into into four chapters, firstly describing a fully coupled thermo-mechanical model for standard SMC materials and for innovative SMC with high fiber concentration (>25% in volume). The SMC is treated as an incompressible mixture of fiber+paste complemented by a compressible porosity phase. Its anisotropy is modeled by means of structural tensors. Kinetic of reaction and consolidation of the part is also modeled and study. Mechanical and thermal experimental data recorded on samples of SMC materials are compared to the model and numerical solution provided in this work. As numerical framework, we use the immersed boundary method and the level set method. We describe the compression molding process by proposing an unified anisotropic compressible resolution able to describe the transition compressible/incompressible of SMC materials under deformation. We are able to describe the mechanical response of the SMC and to predict locally the consolidation (curing) of the part along the thermal cycle.

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