Étude du comportement mécanique d'une structure biosourcée soussollicitations dynamiques

Study of the mechanical behavior of a bio-based structure under dynamic loads

• Auteur / Autrice : Guillaume Gardien
• Direction : Philippe Viot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2025
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DuMAS : Durabilité des Matériaux, Assemblages et Structures

Mots clés

Mots clés libres

Comportement mécanique

Sollicitation dynamique

Matériau biosourcé

Agro-alimentaire

Microstructure

Noisette

Mechanical behavior

Dynamic solicitation

Bio-based material

Agri-food

Microstructure

Hazelnut

Résumé

Les objectifs industriels du projet SCRAT sont : - Optimiser l'énergie consommée lors du processus de décorticage des noisettes et piloter la fissuration de la coque pour atteindre son fendage sans un rupture totale. - Améliorer la valeur ajoutée du sous-produit « coquilles » en proposant de nouveaux matériaux biosourcés. Ces objectifs industriels nécessitent une parfaite connaissance du comportement de la coque en fonction de la sollicitation exercée lors du processus industriel de cassage. Il est aussi nécessaire d'identifier ce comportement en fonction de la morphologie de la coque, de sa taille, de son taux d'humidité́ et de sa microstructure. Ces paramètres dépendent de la variété́ étudiée. La connaissance du comportement de la coque permettra d'optimiser le processus de cassage et décorticage des noisettes en vue de réduire l'énergie consommée. Il est aussi envisagé de modifier le processus de cassage pour initier la fissuration de la coque sans sa rupture totale. Le pilotage de la propagation d'une fissure dans un matériau fragile (ce qui est le cas pour notre étude) est difficile et demande de bien connaitre les mécanismes d'endommagement du matériau (de la coque fragile) aux différentes échelles (de celle de la microstructure du biomatériau composée majoritairement de scléréides à l'échelle macroscopique). Cette parfaite connaissance du biomatériau constitutif de la coque permettra in fine d'envisager la valorisation des coques concassées/ fragmentées en développant de nouveaux matériaux.

The industrial objectives of the SCRAT project are: - To optimize the energy consumed during the hazelnut shelling process and control the cracking of the shell to achieve splitting without total rupture. - To increase the added value of the by-product ''shells'' by proposing new bio-based materials. These industrial objectives require a thorough understanding of the shell's behavior according to the stress applied during the industrial cracking process. It is also necessary to identify this behavior based on the shell's morphology, size, moisture content, and microstructure. These parameters depend on the variety under study. Understanding the behavior of the shell will make it possible to optimize the hazelnut cracking and shelling process to reduce energy consumption. It is also planned to modify the cracking process to initiate cracking of the shell without total rupture. The control of the propagation of a crack in a brittle material (which is the case for our study) is difficult and requires a thorough understanding of the material's (the brittle shell's) damage mechanisms at different scales (from the microstructure of the biomaterial, mostly composed of sclereids, to the macroscopic scale). This thorough knowledge of the biomaterial constituting the shell will ultimately allow for the potential valorization of crushed/fragmented shells by developing new materials.