Étude de la dilatation thermique des composites C/C basée sur la microtomographie X

Une des propriétés dimensionnantes les plus importantes dans les composites C/C destinés à intégrer les cols de tuyère et les freins aéronautiques est leur dilatation thermique. Cette quantité est difficile à estimer par une approche de « matériau virtuel » dans le cas d’architectures fibreuses complexes, avec des empilements de tissus ou non tissés et des aiguilletages. Nous présentons ici une technique basée sur le traitement de micro-tomographies X de moyenne résolution de composites «2,5D». L’orientation locale des fils est détectée dans tout l’échantillon ; ensuite, les propriétés locales (tenseurs des souplesses et de dilatation thermique) sont affectées voxel par voxel, en tenant compte de l’orientation locale. Une résolution numérique par éléments finis du problème de thermoélasticité est effectuée dans l’image suivant une approche « voxel-element ». Des résultats préliminaires et des validations sont présentés et discutés

Affected depth and effective reactivity in porous thermal protection materials for atmospheric re-entry

International audienceAffected depth and effective reactivity in porous thermal protection materials for atmospheric re-entr

Modélisation des propriétés mécaniques de tubes composites tressés SiCf/SiC

International audienceAfin d'améliorer la sécurité et l'optimisation des ressources en uranium, le CEA développe les réacteurs de fission de IVème génération. Ils proposent alors plusieurs modèles pour confiner le matériau fissible dont le concept aiguille utilisant des tubes CMC SiCf/SiC. Le dimensionnement de structures tubulaires en CMC de faible diamètre et de faible épaisseur n'est pas une chose aisée puisque peu d'études à travers le monde portent sur ce sujet. Notre travail est divisé en deux parties i) mettre au point une méthode permettant de faire des essais de traction et de pression interne sur de tels tubes ii) créer un modèle numérique pour simuler le comportement de ces tubes et permettre leur dimensionnement. Cet article traite principalement de l'adaptation de la géométrie à partir du logiciel Gentools développé au laboratoire et qui permet le maillage de composites tissés multicouches

Estimation de la diffusivité thermique de composites C/SiC sous chargement mécanique

L'accès aux propriétés thermiques des matériaux composites thermostructuraux destinés aux applications nucléaires est un enjeu important pour prévoir leur comportement en condition d'utilisation. Dans un objectif prévisionnel mais également de compréhension des transferts de chaleur, ce travail s'intéresse à l'évaluation des diffusivités thermiques transverses de composites Cf/SiC soumis à un chargement mécanique de type traction. La démarche mise en place s'appuie sur l'utilisation de la méthode flash associée à une analyse du signal par thermographie IR permettant de générer des cartographies de propriétés

Fatigue des empilements de sphères creuses

Les empilements de sphères creuses sont formés à partir de billes creuses métalliques liées par frittage ou brasage. Le matériau cellulaire ainsi obtenu possède une structure plutôt régulière et qui permet une remarquable flexibilité en termes d'optimisation microstructurale. On peut ainsi faire varier l'épaisseur et le diamètre des sphères, la nature du métal utilisé (Nickel, Acier...) ainsi que le type d'empilement (aléatoire, cubique face centré, cubique simple...) afin d'obtenir les propriétés désirées. Cette étude a pour but de déterminer et modéliser l'effet de ces paramètres sur les propriétés en fatigue. Les modes d'endommagement sont étudiés par microtomographie aux rayons X. Les images 3D servent aussi de base à des maillages éléments finis permettant de décrire la phase d'amorçage en fatigue. Des empilements numériques permettent enfin de générer artificiellement le matériau et de simuler l'effet de chacun des paramètres

A Phase Field Approach to Limited-angle Tomographic Reconstruction

The tomography of an object with limited angle can be addressed through Iterative Reconstruction Reprojection (IRR) procedure, wherein a standard reconstruction procedure is used together with a “filtering” of the image at each iteration. It is here proposed to use as a filter a phase-field—or Cahn-Hilliard—regularization interlaced with a filtered back-projection reconstruction. This reconstruction procedure is tested on a cone-beam tomography of a 3D woven ceramic composite material, and is shown to retrieve a reconstructed volume with very low artifacts in spite of a large missing angle interval (up to 28%)

Mechanical behavior of an oxide/oxide composite

Les composites oxyde/oxyde sont des matériaux composites à matrice céramique (CMC) dont l’emploi est envisagé pour les arrière-corps de moteurs d’avion. Leur utilisation se justifie principalement par: une très bonne tenue à l’oxydation, un comportement mécanique intéressant à de hautes températures,et un faible coût de mise en œuvre. L’objectif de ce papier est de présenter les composites oxyde/oxyde via leur microstructure particulière,et d’étudier le lien entre endommagement et comportement mécanique. Le couplage plan-hors plan s’opérant lors d’une sollicitation en traction s’avère être un indicateur d’endommagement intéressant. Le poster s’appuiera sur des recherches bibliographiques ainsi que sur des résultats d’essais de traction instrumentés avec capteurs d’émission acoustique et corrélation d’images. La pertinence des moyens expérimentaux ainsi que les objectifs de recherches futures sont finalement évoqués.Oxide/oxide composites are ceramic matrix composite materials (CMC) intended to be used innew generation aircraft engines. The main purposes for the use of this type of materials are: an outstanding oxidation durability, an interesting mechanical behavior up to high temperatures, and a moderate manufacturing cost. The aim of this paperis to introduce oxide/oxide composites through their particular microstructure,and the analysis of the connection between damage mechanisms and mechanical behavior. The in-plane / out-of-plane coupling occurring during tensile solicitation is an interesting damage indicator. This presentation is based on literature studies and the results of tensile tests monitored by acoustic emission and digital image correlation. The relevance of experimental techniques as well as future investigation goals will finally be mentioned

Cities and their water socio-footprint: a dynamic socio-technical network

International audienceThrough examples of interactions among urban and rural areas we have built the concept of urban water socio-footprint, on the basis of concepts of water and urban footprints. This urban water socio-footprint entails making explicit the socio-technical network which disseminates the impact of urban activities on water system or due to their specific needs towards water system. Animating this footprint with people, their dynamics and migration, their concerns about various places leads to couple the dynamics of water system and land use in the whole urban systems, including built and non built, cultivated and non cultivated areas. This raises the issue of the existence of institutions to take in charger the links which are emerging through these multiple sources of interdependences

Essais d'impact et propriétés thermiques résiduelles sur composites silice/phénolique

Les composites Silice/phénolique sont utilisés comme boucliers thermique en rentrée atmosphérique dans le domaine spatial et stratégique. Pour cette application le matériau est soumis à des sollicitations thermomécaniques qui conduisent à son délaminage. Pour réduire les conséquences de ces délaminages, il a été proposé de découper les tissus de Silice et de les réassembler à la manière d’un patchwork. Des matériaux « classiques » (empilement de tissus 2D 0°/90°) et « patchwork » ont été impactés sur une tour de chute instrumentée (Instron). Ces essais ont été menés à différentes énergies pour créer plusieurs types d’endommagements. Ces endommagements ont été analysés par tomographie aux rayons X pour révéler en particulier la morphologie des délaminages. Parallèlement des mesures de diffusivité thermique transverse initiale et résiduelle ont été réalisées sur ces échantillons pour différents niveaux d’endommagement. Ces mesures ont permis d’établir des corrélations entre la perte de diffusivité thermique et l’endommagement du matériau. La comparaison entre les résultats sur échantillons « classiques » et « patchworks » a montré des différences de modes d’endommagement et l’intérêt de la solution patchwork