Influence of morphological parameters of a 2D random short fibre composite on its effective elastic properties

La communication porte sur la mise en place d'un cadre de décomposition de domaine pour l'évaluation des propriétés effectives de milieux hétérogènes. Nous nous intéressons plus particulièrement aux matériaux composites à matrice polymère renforcée en fibres courtes aléatoires. Il s'agit de matériaux dont la légèreté et le faible coût de conception suscitent un réel intérêt industriel mais dont l'étude numérique demeure encore délicate. En effet, la complexité de la microstructure liée au caractère aléatoire de la distribution et de la morphologie des fibres s'avère difficile à reproduire d'un point de vue modélisation et éléments finis (EF). Dans le présent travail, nous considérons la mise en place de motifs élémentaires représentatifs du matériau basée sur une génération aléatoire d'un nombre fini de paramètres morphologiques comme l'orientation, la longueur, le diamètre ou la courbure de chaque fibre. Un maillage EF est alors réalisé en approximant la géométrie réelle de la microstructure à l'aide d'une grille d'éléments quadrangulaires (2D) ou cubiques (3D) dont la finesse dépend de la précision espérée. Ce concept est de base particulièrement fiable et efficace dans l'optique de l'évaluation de propriétés effectives. Il s'avère qu'il est aussi aisément adaptable à un cadre de décomposition de domaine du fait de la structure régulière des géométries et maillages ainsi crées. L'idée consiste à diviser un motif représentatif en sous-domaines afin de répartir la résolution EF sur différents processeurs et ainsi drastiquement réduire le temps de calcul associé. Deux méthodes ont été adaptées et testées dans cette optique dans le cadre de l'élasticité linéaire : les méthodes dites primale et FETI. Les résutats mettent en exergue leur fiabilité ainsi que leur efficacité dans le présent cadre, et ce quelque soit le degrée d'hétérogénéité et de contraste de propriétés

A simulation framework for rapid prototyping and evaluation of thermal mitigation techniques in many-core architectures

International audienceModern SoCs are characterized by increasing power density and consequently increasing temperature, that directly impacts performances, reliability and cost of a device through its packaging. Thermal issues need to be predicted and mitigated as early as possible in the design flow, when the optimization opportunities are the highest. In this paper, we present an efficient framework for the design of dynamic thermal mitigation schemes based on a high-level SystemC virtual prototype tightly coupled with efficient power and thermal simulation tools. We demonstrate the benefit of our approach through silicon comparison with the SThorm 64-core architecture and provide simulation speed results making it a sound solution for the design of thermal mitigation early in the flow

Estimation des coefficients d'élasticité de matériaux composites renforcés par des nanotubes de carbone multi-parois

Dans le cadre d'une approche multi-échelle, nous étudions le renforcement des matrices de matériaux composites par des nanotubes de carbone multi-parois. Nous bâtissons différents motifs de la matrice enrichie par des nanoparticules à l'aide des éléments finis puis déterminons les propriétés mécaniques du composite par homogénéisation stochastique. Dans le cadre d'une étude statistique, une base de données est construite visant à définir la pertinence de paramètres, tels le diamètre, la courbure, l'orientation, la fraction volumique, le phénomène d'agrégat et la dispersion des nanotubes

RRAMSpec: A Design Space Exploration Framework for High Density Resistive RAM

Resistive RAM (RRAM) is a promising emerging Non-Volatile Memory candidate due to its scalability and CMOS compatibility, which enables the fabrication of high density RRAM crossbar arrays in Back-End-Of-Line CMOS processes. Fast and accurate architectural models of RRAM crossbar devices are required to perform system level design space explorations of new Storage Class Memory (SCM) architectures using RRAM e.g. Non-Volatile-DIMM-P (NVDIMM-P). The major challenge in architectural modeling is the trade-off between accuracy and computing intensity. In this paper we present RRAMSpec, an architecture design space exploration framework, which enables fast exploration of various architectural trade-offs in designing high density RRAM devices, at accuracy levels close to circuit level simulators. The framework estimates silicon area, timings, and energy for RRAM devices. It outperforms state-of-the-art RRAM modeling tools by conducting architectural explorations at very high accuracy levels within few seconds of execution time. Our evaluations show various trade-offs in designing RRAM crossbar arrays with respect to array sizes, write time and write energy. Finally we present the influence of technology scaling on different RRAM design trade-offs

Kidney allograft rejection is associated with an imbalance of B cells, regulatory T cells and differentiated CD28-CD8+ T cells: analysis of a cohort of 1095 graft biopsies

IntroductionThe human immune system contains cells with either effector/memory or regulatory functions. Besides the well-established CD4+CD25hiCD127lo regulatory T cells (Tregs), we and others have shown that B cells can also have regulatory functions since their frequency and number are increased in kidney graft tolerance and B cell depletion as induction therapy may lead to acute rejection. On the other hand, we have shown that CD28-CD8+ T cells represent a subpopulation with potent effector/memory functions. In the current study, we tested the hypothesis that kidney allograft rejection may be linked to an imbalance of effector/memory and regulatory immune cells.MethodsBased on a large cohort of more than 1000 kidney graft biopsies with concomitant peripheral blood lymphocyte phenotyping, we investigated the association between kidney graft rejection and the percentage and absolute number of circulating B cells, Tregs, as well as the ratio of B cells to CD28-CD8+ T cells and the ratio of CD28-CD8+ T cells to Tregs. Kidney graft biopsies were interpreted according to the Banff classification and divided into 5 biopsies groups: 1) normal/subnormal, 2) interstitial fibrosis and tubular atrophy grade 2/3 (IFTA), 3) antibody-mediated rejection (ABMR), 4) T cell mediated-rejection (TCMR), and 5) borderline rejection. We compared group 1 with the other groups as well as with a combined group 3, 4, and 5 (rejection of all types) using multivariable linear mixed models.Results and discussionWe found that compared to normal/subnormal biopsies, rejection of all types was marginally associated with a decrease in the percentage of circulating B cells (p=0.06) and significantly associated with an increase in the ratio of CD28-CD8+ T cells to Tregs (p=0.01). Moreover, ABMR, TCMR (p=0.007), and rejection of all types (p=0.0003) were significantly associated with a decrease in the ratio of B cells to CD28-CD8+ T cells compared to normal/subnormal biopsies. Taken together, our results show that kidney allograft rejection is associated with an imbalance between immune cells with effector/memory functions and those with regulatory properties

Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome associated with COVID-19: An Emulated Target Trial Analysis.

RATIONALE: Whether COVID patients may benefit from extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) compared with conventional invasive mechanical ventilation (IMV) remains unknown. OBJECTIVES: To estimate the effect of ECMO on 90-Day mortality vs IMV only Methods: Among 4,244 critically ill adult patients with COVID-19 included in a multicenter cohort study, we emulated a target trial comparing the treatment strategies of initiating ECMO vs. no ECMO within 7 days of IMV in patients with severe acute respiratory distress syndrome (PaO2/FiO2 <80 or PaCO2 ≥60 mmHg). We controlled for confounding using a multivariable Cox model based on predefined variables. MAIN RESULTS: 1,235 patients met the full eligibility criteria for the emulated trial, among whom 164 patients initiated ECMO. The ECMO strategy had a higher survival probability at Day-7 from the onset of eligibility criteria (87% vs 83%, risk difference: 4%, 95% CI 0;9%) which decreased during follow-up (survival at Day-90: 63% vs 65%, risk difference: -2%, 95% CI -10;5%). However, ECMO was associated with higher survival when performed in high-volume ECMO centers or in regions where a specific ECMO network organization was set up to handle high demand, and when initiated within the first 4 days of MV and in profoundly hypoxemic patients. CONCLUSIONS: In an emulated trial based on a nationwide COVID-19 cohort, we found differential survival over time of an ECMO compared with a no-ECMO strategy. However, ECMO was consistently associated with better outcomes when performed in high-volume centers and in regions with ECMO capacities specifically organized to handle high demand. This article is open access and distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

Renforcement des matrices polymères et des matériaux composites par des nanoparticules

The theme of my research is the study of interactions between the manufacturing process, the microstructure and the properties of materials. Since 2004, I have focused on the incorporation of nanoparticles into polymer materials and carbon fiber reinforced composites. Several keywords summarize the backbone of my work: * measurement of the effective morphology and dispersion of nanoparticles after mechanical blending with a polymer matrix. The true characteristics of filler agglomerates after mechanical blending are rarely measured. Most studies have merely concentrated on the characteristics of elementary fillers before blending, which does not take into account possible agglomeration phenomena during blending. Numeric analysis of SEM images can provide nanoscopic and microscopic efficient information useful to explain macroscopic behavior; * microstructure modeling. Modeling of large microstructures with the ab-initio method is still very expensive in computation time. The use of continuum mechanics, at a scale well below the founding assumptions, is an alternative and relevant solution to optimize the time computation/result quality ratio; * material behavior under mechanical stress. The ultimate goal of these new materials is lighter structures. Knowing and predicting their behavior is necessary to correctly supply the designers of manufactured products integrating these materials. Mechanical tests at macroscopic scale are always the best way to determine these behavior laws. Added to this is the development of original mechanical tests adapted to these materials with new structure and properties.Le fil conducteur de mon activité de recherche est l'étude des interactions entre le procédé de mise en œuvre, la microstructure et les propriétés des matériaux. Depuis 2004, je me suis concentré sur l'incorporation de nanoparticules inorganiques dans des matrices polymères et des matériaux composites composés d'une matrice et d'un renfort fibreux. Plusieurs mots-clés reviennent régulièrement tout le long de ce mémoire. Ils sont l'ossature de mon travail : * mesure de la morphologie et de la dispersion effectives des nanoparticules après mélange dans une matrice. Elles sont rarement prises en compte. En général on se contente de la taille des particules élémentaires sans tenir compte des phénomènes d'agrégation et d'agglomération durant la mise en œuvre. Les techniques d'analyse d'image peuvent apporter des informations micro et nano-scopiques pertinentes pour expliquer des comportements macroscopiques jugés au premier abord aberrants ; * modélisation des microstructures. L'augmentation des moyens de calcul permet d'envisager des simulations à grande échelle par dynamique moléculaire mais elles sont encore très couteuses. L'utilisation de la mécanique des milieux continus, à une échelle bien en-deçà des hypothèses fondatrices, est une solution alternative et pertinente du point de vue du ratio qualité/temps de calcul ; * comportement sous sollicitations mécaniques. Le but final de ces nouveaux matériaux est l'allègement des structures. Il est donc essentiel de connaître et d'être capable de prévoir leurs comportements sous sollicitations afin d'alimenter correctement les concepteurs de systèmes et de produits intégrant ces matériaux. Les essais mécaniques à l'échelle macroscopique restent aujourd'hui le meilleur moyen de déterminer ces lois de comportement. A ceci s'ajoute le développement d'essais mécaniques originaux nécessaires pour étudier ces matériaux aux structures et propriétés nouvelles

Improvement by Nanofibers of Load Transfer in Carbon Fiber Reinforced Composites

This paper focuses on the load transfer improvement caused by nanofibers (NF) in carbon fiber reinforced composites. Load transfer is defined as the ability to transfer the mechanical loading between two adjacent fibers through the surrounding matrix. NF action is explored with a finite element model representing two carbon fibers separated by a layer of a NF reinforced matrix. It appears that the role of the NF network is to strengthen the matrix by increasing matrix shear rigidity, and thus to improve the load transfer between the carbon fibers. NF network morphology, defined by NF orientation, NF spatial distribution or NF diameter, governs the NF network efficiency

Comparaison des performances techniques de composites hybrides carbone/lin en fonction de la séquence d'empilement

International audienceFaced with a strong need for lightening structures, composite materials are increasingly sought in the industrial sector,particularly in the transport sector. However, composite materials like any other material, in addition to being mechanically efficient, must perform other functions such as damping shock and vibration for good performance in service. To meet this double requirement, one of the solutions is to use the hybridization technique which consists in using within the same composite natural and synthetic fibers at the same time in order to exploit their respective advantages. So, the objective of this work is the development and characterization of new hybrid laminate composites reinforced by carbon and flax fibers chosen respectively for their rigidity and their damping power. The characterization of the laminate composite plates manufactured with resin infusion process shows that the carbon composite has better mechanical and micro structural properties while the flax composite offers very interesting damping properties. The results show that hybridization of flax with carbon considerably improves the low mechanical properties of the flax composite and the poor damping properties of the carbon composite. It is worth mentioning that the stacking sequence of layers has a significant influence on the behavior and properties of the hybrid laminates.Face à un fort besoin d’allègement des structures, les matériaux composites sont de plus en plus recherchés dans le secteur industriel notamment dans le domaine des transports. Cependant, les matériaux composites comme tout autre matériau, en plus d’être mécaniquement performant, doivent remplir d’autres fonctions comme l’amortissement de chocs et de vibrations pour une bonne tenue en service. Pour remplir cette double exigence, une des solutions est d’utiliser la technique d’hybridation qui consiste à utiliser au sein d’un même composite des fibres naturelles et synthétiques à la fois afin d’exploiter leurs atouts respectifs. L’objectif de ce travail est donc le développement et la caractérisation de nouveaux composites stratifiés hybrides renforcés par des fibres de carbone et de lin choisies respectivement pour leur rigidité et leur pouvoir amortissant. La caractérisation des plaques stratifiées fabriquées en infusion de résine montre que le composite carbone a de meilleures propriétés mécaniques et microstructurales tandis que le composite lin propose des propriétés amortissantes très intéressantes. Les résultats montrent que l’hybridation du lin avec du carbone permet d’améliorer considérablement les faibles propriétés mécaniques du composite lin et les mauvaises propriétés amortissantes du composite carbone. Aussi faut-il noter que la séquence d’empilement des couches a une influence significative sur le comportement et les propriétés des stratifiés hybrides

Composite stratifié hybride carbone/lin : caractérisation des renforts

International audienc