Microcracks closure effects in initially orthotropic materials

Microcracking is one of the basic mechanisms of inelastic deformation for a large class of anisotropic materials such as brittle matrix composites. Even at fixed microcracks density, the macroscopic behavior of these materials is very complex due to the combination of two specific features of such deteriorating phenomenon. First, the oriented nature of microcracks induces an evolution of the material symmetry (interaction between the initial anisotropy and the microcracks induced one). Secondly, a change in the elastic response of the material is expected, based on whether microcracks are open or closed in response to specific loading situations (the so-called “unilateral effect”). The present paper is devoted to a continuum micromechanics-based investigation of the resulting e generally fully e anisotropic multilinear response of orthotropic materials containing microcracks. The procedure leads to the proposal of a closed-form expression of the macroscopic free energy corresponding to 2D initially orthotropic materials weakened by arbitrarily oriented microcracks systems. The established results provide a complete quantification of both coupling effects of anisotropies and elastic moduli recovery phenomena induced by microcracks closure. A particular emphasis is put on the importance of Hill lemma for the derivation of these results which constitute a basis to the micro-macro modeling of damage process in initially orthotropic media

Utilisation de la méthodologie d'analyse de cycle de vie (ACV) pour le choix des matériaux d'un élément de construction

Actuellement devenue un outil largement employé pour quantifier les conséquences environnementales des produits, l'Analyse du Cycle de Vie (ACV) s'applique aux procédés industriels et aux services grâce à la possibilité d'intégrer la majorité des paramètres intervenant sur l'ensemble des étapes de leur cycle de vie. Cette étude est dédiée à la présentation des résultats d'une analyse comparative des divers matériaux entrant dans la composition d'un élément de construction type mur extérieur. Le but est de comparer différents matériaux nécessaires à sa construction, comparaison faite sur plusieurs épaisseurs dont chacune a une fonction distincte (ex. : isolation thermique ou acoustique, résistance au feu, etc.). Ceci peut faciliter la prise de décisions en termes de choix de matériaux de construction et aura comme conséquence d'optimiser les flux de matières, la durée de vie ainsi que la durabilité d'une telle structure. On considère dans l'étude les éléments classiquement présents dans un mur extérieur : le bardage, le pare-pluie et la structure, l'ossature, l'isolation, le pare-vapeur et la finition intérieure. Les résultats obtenus montrent d'une part quels sont les matériaux les plus « impactants » et d'autre part quelle est l'étape de leur cycle de vie majoritairement contributrice sur ces impacts. On peut ainsi observer que la diminution des impacts en fin de vie peut engendrer leur augmentation au niveau de la fabrication. Références : 1. C.D. Frenette, C. Bulle, R. Beauregard, A. Salenikovich, D. Derome, Using life cycle assessment to derive an environmental index for light-frame wood wall assemblies, Building and Environment, Volume 45, Issue 10, October 2010, Pages 2111-2122, ISSN 0360-1323

Conductivité thermique effective des roches partiellement saturées

Ce travail est dédié à l'évaluation de la conductivité thermique effective (CTE) des milieux poreux en conditions partiellement saturées à l'aide d'une méthode d'homogénéisation en deux étapes (basée sur le modèle Mori-Tanaka et la borne de Ponte-Casta\~{n}eda-Willis). L'utilisation dans le modèle d'une fonction de distribution en orientation (ODF) permets de prendre en compte l'isotropie transverse induite par les systèmes des pores. Considérée homogène à l'échelle macroscopique, la conductivité thermique effective est dépendante des propriétés physiques des phases subsidiaires. L'influence de la géométrie et de la distribution spatiale des inclusions sur la CTE ainsi que la dépendance avec le degré de saturation de la phase liquide sont quantifiés. Les capacités prédictives de la démarche proposée sont évalués par comparaison des simulations numériques avec les données expérimentales disponibles pour une argilite

Approche par changement d'échelle de l'endommagement des matériaux anisotropes (application aux composites à matrice fragile)

La microfissuration matricielle constitue (avec les phénomènes de décohésion à l'interface fibre -matrice) un des principaux mécanismes de déformation à l'origine du comportement mécanique non linéaire des Composites à Matrice Céramique (CMC). Sa prise en compte dans le cadre d'une modélisation purement macroscopique présente encore de nombreuses difficultés qui sont diversement abordées dans la littérature. On soulignera notamment la difficulté à rendre compte de l'interaction entre l'anisotropie initiale de cette classe de matériaux et l'anisotropie induite par la microfissuration. L'étude du comportement élastique endommageable des CMC est essentiellement abordée ici dans le cadre des méthodes de changement d'échelle d'espace. On présente d'abord une modélisation plane de l'endommagement anisotrope de composites orthotropes visant à rendre compte non seulement de l'interaction entre anisotropies, mais également des effets unilatéraux liés à la fermeture progressive des microfissures. La méthode proposée est une extension aux milieux anisotropes fissurés d'un travail classique d'Andrieux, Marigo et Bamberger (1986). Cette modélisation est validée par confrontation aux données expérimentales de la littérature portant sur un SiC-SiC unidirectionnel.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Analyse comparative du cycle de vie des produits publicitaires réalisés en plastique recyclé

Mots clefs : Analyse du cycle de vie, Plastique recyclé, Impact environnemental Résumé : La présente étude est consacrée à la présentation et à l'interprétation des résultats obtenus par la méthodologie d'Analyse de Cycle de Vie d'un produit réalisé en plastique recyclé (ouvrebouteille). Ce produit est fabriqué en France et se commercialise en tant que produit de communication. L'objectif principal de l'étude est d'évaluer les conséquences environnementales de la production et de la commercialisation du produit précité en prenant en compte les étapes majeures de son cycle de vie. Des éléments de comparaison par rapport à une production -distribution plus classique (production en Chine avec du plastique vierge, non issu du recyclage) du produit sont apportés également. Les deux produits présentent des caractéristiques fonctionnelles identiques, seul le poids du produit réalisé classiquement étant supérieur de 20 % au produit fabriqué en plastique recyclé. Introduction La problématique de la gestion des déchets et l'utilisation des plastiques recyclés occupent une place importante dans le contexte de la conception des produits ayant un impact environnemental réduit, elles font partie des préoccupations majeures du monde industriel dans un contexte réglementaire, économique et technologique évolutifs et très restrictifs [1]

Micromechanical modelling of fracture-induced anisotropy and damage in orthotropic materials

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Micro-alloying of Zn and Ca in Vacuum Induction Casted Bioresorbable Mg System: Perspectives on Corrosion Resistance, Cytocompatibility, and Inflammatory Response

There is an increasing interest in biodegradable materials, such as magnesium, for orthopedic implants. This is driven by their potential to address challenges like stress shielding and the need for secondary removal surgery. In this study, biodegradable magnesium alloys were produced using the Vacuum Induction Casting technique. The impact of micro-alloying Zn and Ca in Mg-xZn-0.2Ca (x= 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4 wt%) alloys on corrosion resistance, cytocompatibility, and early-stage inflammatory response was investigated. XRD and SEM-EDS analysis confirmed the presence of Ca2Mg6Zn3 secondary phases in all alloys. The Mg-0.3Zn-0.2Ca alloy exhibited the lowest corrosion rate and an elastic modulus of 33.7 GPa, resembling that of natural bone. Electrochemical measurements indicated a correlation between grain size and secondary phase volume fraction in explaining corrosion behaviour. In vitro degradation in simulated body fluid (SBF) for 21 days showed hydroxyapatite formation on alloy surfaces, aligning with electrochemical studies. In vitro cytotoxicity tests demonstrated the cytocompatibility of all alloys, with Mg-0.3Zn-0.2Ca having the highest cell viability over a 6-day cell culture. Investigation into the inflammatory response with RAW-Blue macrophages revealed the anti-inflammatory properties of Mg-0.3Zn-0.2Ca alloys. Micro-alloying with 0.3 wt% Zn and 0.2 wt% Ca enhanced mechanical properties, corrosion resistance, cytocompatibility, and immunomodulatory properties. This positions the Mg-0.3Zn-0.2Ca alloy as a promising biodegradable implant for bone fixation applications

Environmental Assessment and Ecodesign of Heat Exchangers in Dairy Industries

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