Thèse soutenue

Caractérisation et modélisation de structures lattices obtenues par fabrication additive : application aux équipements sportifs absorbeurs de chocs
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Auteur / Autrice : Valentin Hassaine Daouadji
Direction : Mathias BrieuJean-François Witz
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique, génie civil, énergétique, matériaux
Date : Soutenance le 12/06/2020
Etablissement(s) : Centrale Lille Institut
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LaMcube - Laboratoire de mécanique, multiphysique, multiéchelle - Laboratoire de Mécanique Multiphysique Multiéchelle / LaMcube
Jury : Président / Présidente : Éric Charkaluk
Examinateurs / Examinatrices : Nadia Bahlouli, Rui, Pedro Carreira
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Orgéas, Alain Bernard

Résumé

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L’émergence des techniques de fabrication additive permet de réaliser des structures lattices de géométries complexes. Leur potentiel, en termes de légèreté, d’absorption des chocs, de personnalisation et de design attise l'intérêt de l'équipementier sportif DECATHLON, qui envisage ces méso-structures pour des applications casques et chaussures. Ce travail étudie le comportement de différentes géométries de lattices soumises à des chargements de compression.Dans une première partie, la faisabilité technique de produits sportifs en lattices a été évaluée par des compressions statiques et des impacts dynamiques adaptés aux normes casques et chaussures. Cette étude préliminaire a permis de mettre en évidence l’intérêt des lattices dans les applications sportives.La deuxième phase de ce travail a consisté à développer des modèles et méthodes de dimensionnement de lattices. Le comportement mécanique de lattices octets réalisées en deux matériaux (PA12 et TPU) a été caractérisé. La géométrie et le respect dimensionnel de ces structures ainsi que la quantification des champs cinématiques sous sollicitations ont été analysés par micro-tomographie.Un modèle numérique réalisé sous un code éléments finis a ensuite été proposé. Une confrontation aux observations expérimentales a permis d'évaluer la pertinence du modèle. Pour une meilleure représentativité des zones de jonction des poutres (les vertices), et donc une meilleure exploitation des modélisations, une rigidification locale aux vertices est étudiée par un plan d'expérience numérique.