Thèse soutenue

Contribution à l’étude de l’effet hygrométrique sur l’usinabilité des agrocomposites par approches expérimentale et numérique

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Auteur / Autrice : Amen Allah Chebbi
Direction : Mohamed El Mansori
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique-Procédés de fabrication (AM)
Date : Soutenance le 08/10/2021
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 : Caroline Richard
Examinateurs / Examinatrices : Mohamed El Mansori, Hamid Zaïdi, Abdel Tazibt, Gachot Carsten, Faissal Chegdani
Rapporteurs / Rapporteuses : Hamid Zaïdi, Abdel Tazibt

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L’usinage des agrocomposites présente certains verrous scientifiques, notamment dans le cas des composites à fibres végétales longues et dont l’usinage reste une étape indispensable dans le processus de fabrication. La complexité de l’usinage des agrocomposites réside dans la structure cellulosique multiéchelle des fibres végétales qui les rend sensibles à l’humidité et capables d’absorber une quantité importante d’eau. Ceci impacte significativement les propriétés mécaniques des fibres ainsi que celles de la structure agrocomposite résultante. C’est dans ce contexte que ce travail de thèse propose une analyse à la fois expérimentale et numérique de l’effet hygrométrique sur l’usinabilité des agrocomposites. L’approche expérimentale a été réalisée en utilisant un dispositif instrumenté de coupe orthogonale et un agrocomposite en fibres unidirectionnelles de lin et matrice d’acide poly-lactique (PLA). Les échantillons d’agrocomposites ont subi un conditionnement hygrométrique par immersion totale dans l’eau. L’approche numérique a été développée via un modèle bidimensionnel micromécanique de coupe qui a été étendu à l’hygrométrie. Les résultats expérimentaux ont montré que la coupe des agrocomposites présente une dépendance considérable à l’hygrométrie et que différents mécanismes sont mis en jeu en fonction de l’échelle d’analyse et de la durée du conditionnement hygrométrique. Ces mécanismes induits sont observés à la fois au niveau du renfort fibreux végétal ainsi que les interfaces. L’approche numérique de modélisation a permis de reproduire correctement l’effet hygrométrique observé expérimentalement sur le comportement de coupe des agrocomposites après avoir implémenté des termes de dépendance à l’hygrométrie dans les lois de comportement du modèle numérique.