Thermo-oxidation behaviour of composite materials at high temperatures: A review of research activities carried out within the COMEDI program

The present paper presents a review of the main activities carried out within the context of the COMEDI research program, a joint collaboration involving three research teams focusing on the thermo-oxidation behaviour of composite materials at high temperatures. The scientific aim of the COMEDI research program was to better identify the link between the physical mechanisms involved in thermo-oxidation phenomena: oxygen reaction-diffusion, chemical shrinkage strain/stress, degradation at different scales and to provide tools for predicting the thermo-oxidation behaviour of composite materials under thermo-oxidative environments including damage onset. This aim was accomplished by investigating experimentally the thermo-oxidation behaviour of pure resin samples - both industrial and "model" materials - and by interpreting the results by a coupled reaction-diffusion-mechanics multiphysics model. A dedicated numerical model tool has been developed and implemented into the ABAQUS® finite element commercial software. This tool was employed to simulate the thermo-oxidative behaviour of a fibre-matrix microscopic representative composite cell. Finally, the model predictions for the composite have been validated by comparing the experimental and the simulated local matrix shrinkage displacements and the mass loss of composite specimens

Evolutionary Dynamics of Human Toll-Like Receptors and Their Different Contributions to Host Defense

Infectious diseases have been paramount among the threats to health and survival throughout human evolutionary history. Natural selection is therefore expected to act strongly on host defense genes, particularly on innate immunity genes whose products mediate the direct interaction between the host and the microbial environment. In insects and mammals, the Toll-like receptors (TLRs) appear to play a major role in initiating innate immune responses against microbes. In humans, however, it has been speculated that the set of TLRs could be redundant for protective immunity. We investigated how natural selection has acted upon human TLRs, as an approach to assess their level of biological redundancy. We sequenced the ten human TLRs in a panel of 158 individuals from various populations worldwide and found that the intracellular TLRs—activated by nucleic acids and particularly specialized in viral recognition—have evolved under strong purifying selection, indicating their essential non-redundant role in host survival. Conversely, the selective constraints on the TLRs expressed on the cell surface—activated by compounds other than nucleic acids—have been much more relaxed, with higher rates of damaging nonsynonymous and stop mutations tolerated, suggesting their higher redundancy. Finally, we tested whether TLRs have experienced spatially-varying selection in human populations and found that the region encompassing TLR10-TLR1-TLR6 has been the target of recent positive selection among non-Africans. Our findings indicate that the different TLRs differ in their immunological redundancy, reflecting their distinct contributions to host defense. The insights gained in this study foster new hypotheses to be tested in clinical and epidemiological genetics of infectious disease

Analyse et modélisation du vieillissement d'un stack de Pile à Combustible PEM H2/O2

International audienceDans cet article, l'analyse de résultats d'une campagne d'endurance à courant fixe sur un stack pile à combustible PEM H2/O2 pour la synthèse d'un modèle de vieillissement est présentée. Après avoir fait un rapide état de l'art des modes et mécanismes de dégradation existant en pile et des approches pour les modéliser, l'évolution des pertes au cours du temps est scrutée tour à tour à l'échelle du stack et des cellules le constituant. Une réflexion est menée sur le critère d'arrêt de la campagne, i.e. le dépassement d'un seuil limite de taux de fuite interne du stack, et sur le découplage entre l'évolution des fuites et l'évolution des performances électriques du stack. Enfin, une synthèse de l'étude est proposée avec un premier niveau de modélisation pour le vieillissement du stack

Stockage haute pression de l'hydrogène pour le couplage des énergies renouvelables au réseau électrique

National audienceLes énergies renouvelables, dont l’éolien, ont pour inconvénient d’être intermittentes. Unstockage tampon d’hydrogène produit à partir de celles-ci par électrolyse permettrait devaloriser les surproductions, soit par utilisation directe de l’hydrogène dans les réseaux gaziers existants en mélange avec le gaz naturel afin de le « verdir », soit par production d’électricité lors des pointes de demande électrique en alimentant une pile à combustible avec l’hydrogène stocké. Le stockage tampon sur lequel porte notre étude concerne la mise en œuvre des tronçons de gazoducs stockant l’hydrogène. Cette étude bénéficie des outils préalablement développés dans le cadre du projet CATHY GDF (ANR-05-PANH-006), notamment un banc d’essais sur virole sous pression d’hydrogène, et regroupe à nouveau les partenaires GDF SUEZ, CEA LITEN et CNRS LIMHP dans le cadre du projet CESTAR (ANR-09-HPAC-003). Le banc d’essais sur virole permet de reproduire les conditions de service des tronçons de gazoducs propres au couplage avec les sources d’énergie renouvelable en entrée et les réseaux gazier ou électrique en sortie. Il va notamment permettre d'étudier l'influence des sollicitations particulières de fatigue sous pression d'hydrogène sur des viroles comportant des défauts représentatifs

Stockage haute pression de l'hydrogène pour le couplage des énergies renouvelables au réseau électrique

National audienceLes énergies renouvelables, dont l’éolien, ont pour inconvénient d’être intermittentes. Unstockage tampon d’hydrogène produit à partir de celles-ci par électrolyse permettrait devaloriser les surproductions, soit par utilisation directe de l’hydrogène dans les réseaux gaziers existants en mélange avec le gaz naturel afin de le « verdir », soit par production d’électricité lors des pointes de demande électrique en alimentant une pile à combustible avec l’hydrogène stocké. Le stockage tampon sur lequel porte notre étude concerne la mise en œuvre des tronçons de gazoducs stockant l’hydrogène. Cette étude bénéficie des outils préalablement développés dans le cadre du projet CATHY GDF (ANR-05-PANH-006), notamment un banc d’essais sur virole sous pression d’hydrogène, et regroupe à nouveau les partenaires GDF SUEZ, CEA LITEN et CNRS LIMHP dans le cadre du projet CESTAR (ANR-09-HPAC-003). Le banc d’essais sur virole permet de reproduire les conditions de service des tronçons de gazoducs propres au couplage avec les sources d’énergie renouvelable en entrée et les réseaux gazier ou électrique en sortie. Il va notamment permettre d'étudier l'influence des sollicitations particulières de fatigue sous pression d'hydrogène sur des viroles comportant des défauts représentatifs

A multiscale analysis of ductile steel grades damage and fracture mechanisms

International audienc

Investigation and modeling of the performance degradation of a H2/O2 PEM Fuel Cell stack under constant current solicitation

International audienc

Voltammetric methods for diagnosis of internal leaks in a PEM stack

International audienc

Characterization of ductile damage for a high carbon steel using 3D X-ray micro-tomography and mechanical tests - Application to the identification of a shear modified GTN model

International audienceThe present paper deals with the identification of the parameters of a generalized GTN model and the characterization of ductile damage for a high carbon steel by both X-ray micro-tomography and "macroscopic" mechanical tests. First, in situ X-ray micro-tomography tensile tests are performed and the results are used for the modeling of ductile damage mechanisms (voids nucleation, growth and coalescence) using analytical formulations. Interrupted in situ SEM tensile test is also carried out to examine the microstructure evolution. The damage process during in situ X-ray micro-tomography tensile tests is the result of continuous nucleation of small voids and significant growth of large voids; whereas the coalescence takes place locally. In addition, tomography results combined with the results of macroscopic mechanical tests at different loading configurations are used to identify the Gurson-Tvergaard-Needleman model extended for shear loading by Xue (2008). It proved necessary to propose an improvement to account for the influence of the stress triaxiality level on the nucleation formulation of the GTN model. This new formulation is then identified via experimental tests. The results show that, with the parameters obtained from both microstructure measurements and macroscopic considerations, the modified GTN model can reproduce quite accurately the experimental results for different loading configurations

On the influence of particle distribution and reverse loading on damage mechanisms of ductile steels

International audienceDuring cold forming processes materials are subjected to non-monotonic complex multiaxial loadings. To obtain complex shapes at low temperature requires the use of particularly ductile materials. The damage behaviour of two ductile steels is studied here at different scales. At the macro-scale, tensile tests are performed in different directions with respect to the grain flow orientation in order to highlight the anisotropy of the behaviour. Tensile tests after pre-compression stages are performed to study the influence of pre-compression on damage evolution. For these two steel grades it is observed that pre-compression tends to increase ductility. At the micro-scale, in situ tensile tests are performed in a scanning electron microscope (SEM) as well as in an X-ray tomography device (synchrotron–ESRF). These techniques are particularly well suited to observe and understand the stages of nucleation, growth and coalescence of voids in the vicinity of inclusions. The influence of inclusion shape and orientation on damage anisotropy and pre-compression behaviour is discussed