RÉSUMÉ:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet collaboratif autour de l’optimisation du procédé de dépose de fibres sèches robotisé pour la fabrication des matériaux composites. Le matériau déposé est un fil de carbone  composé de plusieurs dizaines de milliers de filaments continus et revêtu sur une face de 60% de liant. Les travaux ont porté principalement sur le développement d’un modèle numérique permettant d’étudier le comportement mécanique du fil sous sollicitations dynamiques à l’échelle des filaments.

Le choix de l’analyse à l’échelle des fibres est justifié par le fait que le comportement mécanique du fil dépend principalement  du comportement individuel des fibres et de leurs interactions par contact. Étant donné que l’objectif est d’appréhender les phénomènes physiques très complexes dus aux contacts frottant et que l’étude expérimentale n’est pas assez aisée, cette étude s’est orientée vers la modélisation numérique.

Un modèle numérique basé sur la méthode des éléments discrets a été développé pour étudier la dynamique d’un filament individuel. Chaque filament est représenté par un système unidirectionnel de corps rigides articulés. Nous avons appliqué des algorithmes récursifs basés sur les équations de Newton-Euler profitant de leur complexité CPU linéaire. Un second algorithme conjuguant les méthodes de Gauss-Seidel et de Newton a été développé pour la résolution des efforts de contact-frottant.
Plusieurs résultats des cas test numériques ont été présentés afin de démontrer la robustesse du modèle de corps articulés et les limites de la méthode employée pour le traitement des problèmes de contacts.

JURY:

Directeur de thèse:

Christophe BINETRUY, Professeur des Universités, École Centrale de Nantes

Co-directeur:

Sébastien COMAS-CARDONA, Professeur des Universités, École Centrale de Nantes

Rapporteurs:

Philippe BOISSE, Professeur des Universités, INSA Lyon
Gilles HIVET, Professeur des Universités, Polytech’ Orléans

Examinateurs:

Damien DURVILLE, Chargée de recherche CNRS, École Centrale de Paris
Mathieu RENOUF, Chargé de recherche CNRS, Université de Montpellier
Damien SOULAT, Professeur des Universités, ENSAIT Roubaix

Membre invité:

Anaïs BARASINSKI, Ingénieur de recherche, École Centrale de Nantes