Caractérisation et modélisation du comportement mécanique d'une mousse fragile

Les mousses fragiles suscitent aujourd'hui un intérêt croissant dans différents domaines d'applications. Ces mousses allient faible densité et bonnes performances mécaniques ce qui les compatible avec une utilisation comme matériaux d'allègement des structures ou d'absorption d'énergie. L'objectif de la présente étude est double.Il consiste à caractériser le comportement mécanique d'une mousse à matrice vitreuse utilisée comme absorbeur de choc et à identifier un modèle de comportement macroscopique en vue de prédire la réponse mécanique du matériau sous des sollicitations complexes. Dans ce but, des essais de compression libre et confiné à différentes vitesses de déformations ont été effectués sur des éprouvettes cylindriques. La réponse multiaxiale a été caractérisée à travers des essais triaxiaux sur la machine Astrée du LMT-Cachan. Les mécanismes d'endommagement mis en jeu lors des essais de compression quasi-statique ont été observés et analysés via la micro-tomographie RX. A partir des résultats expérimentaux, le modèle de Deshpande Fleck légèrement modifié a été identifié. La capacité du modèle à décrire des modes de sollicitation complexes a été validée à partir d'essais d'écrasement des minus ? capots métallique remplie de la mousse céramique

Mechanical behavior of brittle foam. Application for packaging and transport of radioactive materials

Les mousses fragiles font aujourd'hui partie des nouveaux matériaux très performants dont le procédé de fabrication permet un contrôle précis de la microstructure finale. De nouveaux débouchés apparaissent dans des applications structurales (absorption de choc, allègement des structures) en raison de leur excellente tenue mécanique alliée à une grande légèreté. Dans les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse, une mousse carbone à cellules ouvertes a été étudiée dans le but d'être utilisée pour assurer la protection des capots de protection d'emballages. Le comportement mécanique en compression a été caractérisé sous des sollicitations uniaxiales et multiaxiales. La surface de charge de la mousse ainsi que son évolution au cours du chargement ont été identifiés. Les principales propriétés mécaniques ont été évaluées et certaines d'entre elles ont été corrélées avec celles prédites par le modèle micro-mécanique de Gibson et Ashby développé pour les mousses fragiles. Grâce aux observations post-mortem sous microscope électronique à balayage et en micro-tomographie aux rayons X, les mécanismes de déformation et d'absorption d'énergie ont été également caractérisés. Pour modéliser le comportement multiaxial en compression de la mousse carbone, considérée comme un milieu continu homogène et isotrope, le modèle de Deshpande et Fleck (DF) a été adopté et adapté. Ce modèle a été implanté dans le code éléments finis LS-DYNA. Il a été identifié et validé sur l'ensemble des essais triaxiaux disponibles ainsi que sur des essais d'écrasement de mini-structure. Le comportement macroscopique global, obtenu à l'aide de simulations numériques, est prédit de manière satisfaisante. Il sera amélioré par la suite pour prendre en compte certains aspects non décrits actuellement.Due to improvements in the manufacturing process that allow a better control of their microstructure, brittle foams are now part of the new efficient materials. New markets in the field of structural applications open up thanks to their excellent mechanical properties combined with light weight.In this study, a carbon foam with open cells has been studied in order to be used as shock absorber in packagings. Its compressive mechanical behavior has been characterized under various uniaxial and multiaxial loadings. The carbon foam yield surface and its evolution during loading have been identified. The main mechanical properties have been evaluated and some of them have been correlated with those predicted by the Gibson and Ashby micromechanical model. The mechanisms of deformation and the energy absorption have been studied using post-mortem observations by scanning electron microscopy (SEM) and X-Ray microtomography.The Deshpande and Fleck model (DF) has been adopted and slightly modified to model the compressive multiaxial behavior of the carbon foam. The latter is considered as an homogeneous continuum medium. The constitutive equations have been implemented in the finite element code LS-DYNA via a Umat routine. The model parameters have been identified and the model estimations validated on available triaxial tests as well as on crushing tests made on micro-structures. Numerical simulations are relevant on predicting the global macroscopic behavior. Nevertheless, the mechanical model needs to be improved to better account for some phenomena not currently described

Comportement mécanique d’une mousse fragile. Application aux emballages de transport de matières dangereuses

Due to improvements in the manufacturing process that allow a better control of their microstructure, brittle foams are now part of the new efficient materials. New markets in the field of structural applications open up thanks to their excellent mechanical properties combined with light weight.In this study, a carbon foam with open cells has been studied in order to be used as shock absorber in packagings. Its compressive mechanical behavior has been characterized under various uniaxial and multiaxial loadings. The carbon foam yield surface and its evolution during loading have been identified. The main mechanical properties have been evaluated and some of them have been correlated with those predicted by the Gibson and Ashby micromechanical model. The mechanisms of deformation and the energy absorption have been studied using post-mortem observations by scanning electron microscopy (SEM) and X-Ray microtomography.The Deshpande and Fleck model (DF) has been adopted and slightly modified to model the compressive multiaxial behavior of the carbon foam. The latter is considered as an homogeneous continuum medium. The constitutive equations have been implemented in the finite element code LS-DYNA via a Umat routine. The model parameters have been identified and the model estimations validated on available triaxial tests as well as on crushing tests made on micro-structures. Numerical simulations are relevant on predicting the global macroscopic behavior. Nevertheless, the mechanical model needs to be improved to better account for some phenomena not currently described.Les mousses fragiles font aujourd'hui partie des nouveaux matériaux très performants dont le procédé de fabrication permet un contrôle précis de la microstructure finale. De nouveaux débouchés apparaissent dans des applications structurales (absorption de choc, allègement des structures) en raison de leur excellente tenue mécanique alliée à une grande légèreté. Dans les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse, une mousse carbone à cellules ouvertes a été étudiée dans le but d'être utilisée pour assurer la protection des capots de protection d'emballages. Le comportement mécanique en compression a été caractérisé sous des sollicitations uniaxiales et multiaxiales. La surface de charge de la mousse ainsi que son évolution au cours du chargement ont été identifiés. Les principales propriétés mécaniques ont été évaluées et certaines d'entre elles ont été corrélées avec celles prédites par le modèle micro-mécanique de Gibson et Ashby développé pour les mousses fragiles. Grâce aux observations post-mortem sous microscope électronique à balayage et en micro-tomographie aux rayons X, les mécanismes de déformation et d'absorption d'énergie ont été également caractérisés. Pour modéliser le comportement multiaxial en compression de la mousse carbone, considérée comme un milieu continu homogène et isotrope, le modèle de Deshpande et Fleck (DF) a été adopté et adapté. Ce modèle a été implanté dans le code éléments finis LS-DYNA. Il a été identifié et validé sur l'ensemble des essais triaxiaux disponibles ainsi que sur des essais d'écrasement de mini-structure. Le comportement macroscopique global, obtenu à l'aide de simulations numériques, est prédit de manière satisfaisante. Il sera amélioré par la suite pour prendre en compte certains aspects non décrits actuellement

Mechanical behaviour of brittle foam under dynamic and quasi-static loading

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Mechanical behavior of brittle foam under multiaxial loadings,

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Experimental and numerical investigation of the mechanical behaviour of an open-cell ceramic foam under multiaxial loadings

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Modelling the crushing behavior of a carbon brittle foam

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Design and Rationale of the National Tunisian Registry of Heart Failure (NATURE-HF): Protocol for a Multicenter Registry Study

BackgroundThe frequency of heart failure (HF) in Tunisia is on the rise and has now become a public health concern. This is mainly due to an aging Tunisian population (Tunisia has one of the oldest populations in Africa as well as the highest life expectancy in the continent) and an increase in coronary artery disease and hypertension. However, no extensive data are available on demographic characteristics, prognosis, and quality of care of patients with HF in Tunisia (nor in North Africa). ObjectiveThe aim of this study was to analyze, follow, and evaluate patients with HF in a large nation-wide multicenter trial. MethodsA total of 1700 patients with HF diagnosed by the investigator will be included in the National Tunisian Registry of Heart Failure study (NATURE-HF). Patients must visit the cardiology clinic 1, 3, and 12 months after study inclusion. This follow-up is provided by the investigator. All data are collected via the DACIMA Clinical Suite web interface. ResultsAt the end of the study, we will note the occurrence of cardiovascular death (sudden death, coronary artery disease, refractory HF, stroke), death from any cause (cardiovascular and noncardiovascular), and the occurrence of a rehospitalization episode for an HF relapse during the follow-up period. Based on these data, we will evaluate the demographic characteristics of the study patients, the characteristics of pathological antecedents, and symptomatic and clinical features of HF. In addition, we will report the paraclinical examination findings such as the laboratory standard parameters and brain natriuretic peptides, electrocardiogram or 24-hour Holter monitoring, echocardiography, and coronarography. We will also provide a description of the therapeutic environment and therapeutic changes that occur during the 1-year follow-up of patients, adverse events following medical treatment and intervention during the 3- and 12-month follow-up, the evaluation of left ventricular ejection fraction during the 3- and 12-month follow-up, the overall rate of rehospitalization over the 1-year follow-up for an HF relapse, and the rate of rehospitalization during the first 3 months after inclusion into the study. ConclusionsThe NATURE-HF study will fill a significant gap in the dynamic landscape of HF care and research. It will provide unique and necessary data on the management and outcomes of patients with HF. This study will yield the largest contemporary longitudinal cohort of patients with HF in Tunisia. Trial RegistrationClinicalTrials.gov NCT03262675; https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03262675 International Registered Report Identifier (IRRID)DERR1-10.2196/1226