Modélisation de séchage de céramiques par la méthode des éléments finis

Modelling of drying ceramics by finite elements method

• Auteur / Autrice : Comlan Kadje
• Direction : Gouri Dhatt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique appliquée à la construction
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Éléments finis, Méthode des

Contraintes (mécanique)

Béton réfractaire

Matériaux réfractaires

Séchage

Matériaux céramiques

Résumé

L’analyse du processus de séchage des matériaux réfractaires monolithiques fait intervenir des transferts couplés de chaleur et de masse dans un milieu poreux à caractéristiques évolutives, qui dépendent principalement de l’état des liaisons de l’eau dans les constituants hydratés des ciments alumineux. Nous avons élaboré un modèle numérique par éléments finis axisymétriques à une et deux dimensions pour évaluer la répartition des températures et des pressions internes au sein de ces matériaux réfractaires lors de la première montée en température. Les difficultés numériques que nous avons rencontrées sont dûes : d’une part à la difficulté de détermination des variations des paramètres tels que la perméabilité, les courbes de sorption isothermes, les coefficients de transfert surfaciques, etc …, en fonction de la température et de la pression de vapeur d’eau : et d’autre part à la forte non linéarité des équations différentielles à résoudre. Des expériences de séchage de bétons sur panneaux de 50 x 50 x 20 cm menées à la Société Française de Céramique (S. F. M. ) permettent de valider le modèle utilisé. De nombreuses simulations numériques montrent l’influence prédominante de la perméabilité du matériau et de la vitesse de séchage sur la pression maximale atteinte au cours du processus de séchage. La superposition des contraintes thermiques pures provoquées par l’existence de gradients de température à travers l’épaisseur des éprouvettes, et des pressions de vapeur d’eau, pouvant être responsable des explosions de béton observées par quelques auteurs, nous avons effectué un calcul à la rupture pour savoir dans quelles mesures la contrainte totale au sein du béton pouvait atteindre les contraintes de rupture déterminées expérimentalement.