Modélisation mathématique et numérique d'un front de densification lors de l'élaboration d'un matériau composite carbone/carbone par un procédé par caléfaction (CVI)

Mathematical and numerical modelling of a densification front for a carbon/carbon composite using a calefaction process (CVI)

• Auteur / Autrice : Nathalie Nadeau
• Direction : Claude-Michel Brauner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et informatique. Mathématiques appliquées et calcul scientifique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Infiltration chimique en phase vapeur

Procédés de fabrication

Composites

Matériaux poreux

Résumé

Dans cette thèse nous nous intéressons à la modélisation d’un procédé de fabrication de matériaux composite Carbone/Carbone dit « caléfaction » ou « Kalamazoo », qui est une variante du procédé CVI (Infiltration Chimique à partir de la Phase Vapeur). Plus particulièrement, nous étudions la propagation d’un front de densification caractéristique de ce procédé. Un modèle local décrit les phénomènes de transfert de masse et de chaleur, ainsi que l’évolution de la préforme, par l’intermédiaire de trois équations. Une étude numérique du système ainsi obtenu a permis d’énoncer des conditions d’existence du front de densification, ainsi que le nombre de solutions. Une étude numérique des phénomènes physico-chimiques au travers des paramètres de contrôle est ensuite présentée en deux étapes. La première consiste à traiter le modèle local par des méthodes de tir et de continuation. Sont obtenus les comportements des principales inconnues du problème : la vitesse de densification, la porosité résiduelle et la largeur du front. La seconde étape est l’utilisation de ces résultats dans le cadre d’un modèle plus général. Les résultats sont alors validés par comparaison avec des résultats expérimentaux et des simulations antérieures.