Modélisation et simulation en trois dimensions d'un réseau fibreux en vue de prédire ses propriétés physiques

3-D modelling and simulation of fibrous network in view of predicting its physical properties

• Auteur / Autrice : Rémi Vincent
• Direction : Martine Rueff, Christian Voillot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres

Matière -- Propriétés

Simulation par ordinateur

Modélisation tridimensionnelle

Mots clés libres

Résistance à la traction

Résumé

Les fabricants de papier disposent de sources de matières premières fibreuses très diversifiées parmi lesquelles ils font leur choix en fonction de critères économiques et de potentiel papetier. L'art du papetier consiste à choisir les matières premières et leur faire subir les traitements adaptés. En vue de mieux comprendre l'influence de la morphologie des fibres sur les caractéristiques du papier, nous avons développé un outil de simulation qui permet de générer, manipuler et visualiser un réseau fibreux dont la structure ressemble à celle d'un papier de laboratoire. Les principales propriétés de contexture ainsi que la résistance à la rupture en traction du réseau sont déterminées. Une méthode de Lattice-Boltzmann a été appliquée pour estimer la perméabilité du réseau. Toutes les étapes ont été validées par un travail expérimental.

Numerous types of commercial pulps are available on the market among which paper manufacturers make there choice according to economical criteria as weIl as papermaking ability. Papermaker' s expertise consists in choosing appropriate raw materials and performing adapted treatments. Ln view of getting a better comprehension of the influence of fibre morphology upon paper properties, we developed a new computational tool which generates a fibre network whose structure resembles to that of a laboratory paper. Moreover, with this software, a user can manipulate and visualise the network. The main structure properties and tensile strength are computed. A ''Lattice-Boltzmann'' method was used to assess the value of the permeability of the structure. AlI the development stages were validated through experimental work.