Thèse soutenue

Étude numérique et expérimentale pour le développement d’un nouveau procédé de tribo-grenaillage.

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Auteur / Autrice : Benjamin Levy
Direction : Mohamed El MansoriMourad EL HADROUZSabeur Mezghani
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
Date : Soutenance le 07/06/2021
Etablissement(s) : Paris, HESAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de thermique, écoulement, mécanique, matériaux, mise en forme, production (Valenciennes, Nord ; 2010-2014) - Mechanics surfaces and materials processing / MSMP
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
Jury : Président / Présidente : Pierre Montmitonnet
Examinateurs / Examinatrices : Mohamed El Mansori, Mourad EL HADROUZ, Sabeur Mezghani, Christopher A. Brown, Frédéric Lachaud, Benoît Changeux, Patrice Duhaut, Anne-Laure Beaudonnet
Rapporteurs / Rapporteuses : Christopher A. Brown, Frédéric Lachaud

Résumé

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Le grenaillage de précontrainte est un traitement de surface couramment appliqué dans les secteurs aéronautique, automobile et biomédicale afin d’améliorer les performances mécaniques des pièces. Ce traitement consiste à introduire des contraintes résiduelles de compression en sub-surface. Cependant, les avancées technologiques, accompagnées de l’évolution des matériaux, ont généré de nouvelles demandes en terme de traitement de grenaillage. En particulier, le besoin industriel d’un traitement capable à la fois d’assurer un niveau de performance mécanique suffisant tout en fonctionnalisant la surface se fait ressentir de manière croissante. L’objectif de ce travail est de montrer dans quelle mesure ce besoin peut être comblé par un nouveau traitement appelé tribo-grenaillage. Les deux fonctions visées par le tribo-grenaillage nécessitent une caractérisation des états surfaciques (fonctionnalisation) et sub-surfaciques (contraintes résiduelles) des pièces traitées. Ces états sont le résultat d’interactions mécaniques entre des médias, de nature et de forme différentes, et la surface traitée. L’approche du tribo-grenaillage consiste à contrôler ces interactions et les transferts de texture et d’énergie mis en jeu afin de maitriser la signature fonctionnelle implantée. Par conséquent, une caractérisation multi-échelle de la surface et de la sub-surface de la cible est réalisée simultanément à celle de la surface des médias. Cette étape de caractérisation repose sur l’évaluation d’une surface tribo-grenaillée élémentaire représentative de la texturation globale. Le contrôle et l’optimisation du procédé sont envisagés au travers de la mise en place d’un jumeau numérique alimenté par les données de caractérisation multi-échelle, de modélisation par éléments finis ainsi que celles issues de l’instrumentation du jumeau physique.