Physical and Mechanical Characterization of Soya, Colza and Rye Seeds

International audienceThis paper presents a characterization of the following dry granular materials: soya, colza and rye seeds. The physical properties of the grains and the materials are useful for characterizing the materials' behaviour during flow, while the external conditions (consolidation) determine storage and handling conditions. The physical properties of the grains (specific densities) and of the materials as a whole (compacity or porosity, and critical angles) were measured. The flow functions were determined by modified shear box testing. Then the internal friction angles and the flowability index for each granular material were obtained. Indeed, the behaviour of a flowing granular material results from these two groups of factors and is characterized by the flowability, which is the ratio of highest consolidation stress and unconfined yield strength. In practice, the flowability index is used to classify materials, so that the larger the flowability index, the smaller the bulk solids strength will be in relation to the consolidation stress, and therefore the higher the flowability of the bulk solid

Caractérisation expérimentale en traction/compression/torsion d'un matériau biosourcé type PHA

National audienceDe nouveaux matériaux polymères biosourcés et biodégradables ont fait leur apparition depuis une dizaine d'années. Ces nouveaux matériaux sont une réponse intéressante aux problèmes de ressource et de recyclage-posés par les polymères classiques provenant de la pétrochimie. Ils présentent le double avantage d'être issus de la biomasse, mais également d'être compostables, c'est-à-dire qu'il ne génère aucun toxique en se dégradant, sous certaines conditions spécifiques d'humidité et de température. Nous nous intéressons dans ce travail à une classe particulière de ces nouveaux matériaux biopolymères produits par des micro-organismes : les PolyHydroxyAlkanoates (ou PHA). Les PHA sont des polymères biosourcés, produits par une grande variété de bactéries (Ralstonia, Pseudomonas,…) en tant que réserve énergétique intracellulaire. Ces matériaux présentent malgré tout un défaut important : leur élaboration reste encore souvent difficile à contrôler conduisant à un coût de production souvent prohibitif et limitant leur dissémination dans des secteurs plus conventionnels comme par exemple celui de l'emballage. Pour que ces matériaux aient une diffusion plus importante dans ce secteur, il s'avère nécessaire d'optimiser la forme et la tenue mécanique de ces produits d'emballage. Cela nécessite une bien meilleure connaissance de leur comportement mécanique encore peu connue pour l'instant. Dans ce contexte, cette étude a pour objectif de caractériser expérimentalement puis numériquement le comportement de nuances de PHA [1]. Le but est ensuite d'aboutir à un outil numérique de calcul, capable de dimensionner et simuler le comportement thermo-mécanique de pièces d'emballages en PHA telles que ceux produits par la société EUROPLASTIQUES, partenaire industriel de ce projet. Parallèlement à ce matériau biosourcé, nous étudions également un polymère plus classique, le polypropylène, avec deux objectifs. Tout d'abord l'idée est de valider la méthodologie d'essai, compte tenu du fait que l'on dispose déjà d'une identification partielle d'une nuance de polypropylène, le PPC7712 [2]. D'autre part, ce polypropylène étant également utilisé en emballage, il permettra des comparaisons finales sur les comportements de structures. Pour la caractérisation mécanique de ces matériaux, un dispositif original a été conçu permettant la réalisation d'essais de cycles multiaxiaux simultanés comprenant des phases de traction, torsion et de compression. Ce dispositif comprend une cellule de force à six axes et d'un montage spécifique pour le serrage et le maintien d'une éprouvette cylindrique (Figure 1). Cette éprouvette est obtenue par injection, elle se compose d'une partie cylindrique et de deux têtes hexagonales (Figure 2). Contrairement, aux essais classiques, où les éprouvettes sont maintenues et entraînées par serrage, l'éprouvette est ici liée par obstacle dans les deux sens des trois directions, sans serrage afin d'éviter, autant que possible, l'apparition de contraintes mécaniques initiales. Un système de mors comprenant des plateaux, des vis et des empreintes hexagonales permettent le blocage total de l'éprouvette, quel que soit l'essai envisagé. Le dispositif prend aussi en compte la dispersion prévisible des dimensions des têtes d'éprouvette par l'intermédiaire de lamelles flexibles entre l'accouplement au vérin et le blocage des têtes. Les déformations sont mesurées directement sur l'échantillon grâce à un dispositif de corrélation d'images en 3D (Aramis 4M, GOM), permettant également de vérifier l'homogénéité de la cinématique. Figure 2: Éprouvette de chargement multiaxial Figure 1: Dispositif d'essais multiaxiaux Ce montage original autorise des cycles de sollicitations successives ou combinées de traction, compression et de torsion (Figure 3), à partir d'une seule géométrie d'éprouvette. Dans la littérature, les essais de traction et de cisaillement sont réalisés habituellement avec des éprouvettes de géométrie spécifique à chaque essai. Dans ce cas, il est difficile d'être sûr d'étudier la même structure de matériau, celle-ci étant fortement dépendante du type d'élaboration et des cinétiques de refroidissement, elles-mêmes directement liées aux dimensions géométriques. Le dispositif expérimental développé ici permet d'effectuer des chemins complexes avec changements de direction et de cycles au cours d'un même essai et sur la même éprouvette, autorisant ainsi l'exploration de tout le plan déviatoire de déformation avec prise en compte de l'histoire du chargement. Pour la simulation du comportement de structures, nous utilisons un modèle de comportement 3D d'Hyper-Visco-Hystérésis (HVH) [2], implanté dans le code de calcul Herezh++ [3]. Il tient sa singularité au fait que le comportement du matériau est décomposé en une contribution additive. Tout en incluant un potentiel hyperélastique, cette loi permet de décrire le phénomène d'hystérésis non-visqueux ainsi qu'une dépendance au temps du matériau. Le protocole d'identification, permettant l'obtention des paramètres utiles à ce modèle, est simple et rapide car il ne nécessite qu'un unique type d'essais de traction/compression relaxation [4]

A Genome-Wide Evolutionary Simulation of the Transcription-Supercoiling Coupling

International audienceDNA supercoiling, the level of under-or overwinding of the DNA polymer around itself, is widely recognized as an ancestral regulation mechanism of gene expression in bacteria. Higher levels of negative supercoiling facilitate the opening of the DNA double helix at gene promoters, and thereby increase gene transcription rates. Different levels of supercoiling have been measured in bacteria exposed to different environments, leading to the hypothesis that variations in supercoiling could be a response to changes in the environment. Moreover, DNA transcription has been shown to generate local variations in the supercoiling level, and therefore to impact the transcription rate of neighboring genes. In this work, we study the coupled dynamics of DNA supercoiling and transcription at the genome scale. We implement a genome-wide model of gene expression based on the transcriptionsupercoiling coupling. We show that, in this model, a simple change in global DNA supercoiling is sufficient to trigger differentiated responses in gene expression levels via the transcription-1 supercoiling coupling. Then, studying our model in the light of evolution, we demonstrate that this non-linear response to different environments, mediated by the transcription-supercoiling coupling, can serve as the basis for the evolution of specialized phenotypes

Modélisation micromécanique du comportement de composites thermoplastiques élastomères à martice polypropylène

L objectif de cette étude est la caractérisation expérimentale et la modélisation du comportement mécanique de composites thermoplastiques élastomères (TPEs). Ils sont constitués d une matrice en polypropylène isotactique (PP) et de particules d élastomère recyclées en propylène diène monomère (EPDM). Le diamètre moyen de cellesci est de 67µm. La loi de comportement des composites est construite à partir du comportement mécanique de chacune des phases et d une démarche d homogénéisation. Le comportement mécanique de la matrice est analysé grâce à des essais de charge / décharge à différentes vitesses de déformation, ainsi qu à l aide d essais intégrant des phases de relaxation et de recouvrance. Le PP est modélisé par une loi élastoviscoplastique. En analysant les propriétés élastiques des TPEs, un modèle micromécanique de type autocohérent généralisé a été retenu

Molecular dynamics simulations of glassy polymers

We review recent results from computer simulation studies of polymer glasses, from chain dynamics around the glass transition temperature Tg to the mechanical behaviour below Tg. These results clearly show that modern computer simulations are able to address and give clear answers to some important issues in the field, in spite of the obvious limitations in terms of length and time scales. In the present review we discuss the cooling rate effects, and dynamic slowing down of different relaxation processes when approaching Tg for both model and chemistry-specific polymer glasses. The impact of geometric confinement on the glass transition is discussed in detail. We also show that computer simulations are very useful tools to study structure and mechanical response of glassy polymers. The influence of large deformations on mechanical behaviour of polymer glasses in general, and strain hardening effect in particular are reviewed. Finally, we suggest some directions for future research, which we believe will be soon within the capabilities of state of the art computer simulations, and correspond to problems of fundamental interest.Comment: To apear in "Soft Matter