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Analyse thermocinétique de la cristallisation en milieu confiné d un composite à base d une résine thermoplastique (Polyamide 66)
La simulation de la mise en forme des composites thermoplastiques est indispensable pour prédire les retraits et déformations dans une pièce thermoplastique, afin de maîtriser les propriétés de celle-ci, tout en cherchant à optimiser les temps de cycle. Il est ainsi nécessaire de connaitre préciséme...
| Auteurs principaux : | , , , , , , , , |
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Analyse thermocinétique de la cristallisation en milieu confiné d un composite à base d une résine thermoplastique (Polyamide 66) / Jalal Faraj; sous la direction de Jean-Luc Bailleul |
| Publié : |
Nantes :
Université de Nantes
, 2016 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
|
| Note de thèse : | Reproduction de : Thèse de doctorat : Energétique, thermique, génie des procédés : Nantes : 2016 |
| Sujets : | |
| Documents associés : | Reproduction de:
Analyse thermocinétique de la cristallisation en milieu confiné d un composite à base d une résine thermoplastique (Polyamide 66) |
| Résumé : | La simulation de la mise en forme des composites thermoplastiques est indispensable pour prédire les retraits et déformations dans une pièce thermoplastique, afin de maîtriser les propriétés de celle-ci, tout en cherchant à optimiser les temps de cycle. Il est ainsi nécessaire de connaitre précisément l'évolution des propriétés thermophysiques ainsi que la cinétique de cristallisation dans des conditions représentatives de celles rencontrées dans les procédés industriels. Ce travail de thèse se concentre dans un premier temps sur la compréhension et la quantification de la cristallisation d'une famille de PA 66. L étude de la cinétique de cristallisation des PA 66 est réalisée sur une large gamme de température à l aide d un DSC Classique et d'un DSC Flash. Ce dernier appareil permet de refroidir un échantillon de quelques centaines de nanogrammes jusqu à 10 000 K/s. Les effets de la masse molaire et d un additif sur la cinétique de cristallisation ont également été discutés. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l'analyse et à la quantification des retraits thermiques, et de cristallisation, lors de la phase de refroidissement. L étude (caractérisation, modélisation et validation) du couplage fort entre les transferts de chaleurs et la cristallisation de la matrice thermoplastique au sein du composite a alors été menée. Dans un troisième temps, la modélisation des problèmes de transferts de chaleur couplés à la cristallisation a été réalisé par un code d élément fini. Les résultats obtenus avec le modèle numérique ont été validés par des mesures expérimentales effectuées sur trois dispositifs d élaboration des pièces composites à base du PA 66 par RTM et thermocompression en refroidissement rapide. Ces dispositif allant d'un banc de laboratoire à un moule industriel prototype. Enfin, une analyse fine des phénomènes intervenants de manière couplés dans le cas d'une pièce réaliste a été menée. Ainsi l influence du confinement et du cisaillement sur la cinétique de cristallisation a été discutée. Nos mesures, comparées avec notre modèle numériques nous ont montré que le type de PA 66 étudié ne génère pas de transcristallinité et n est pas influencé par le cisaillement de l écoulement lors de remplissage. Nous avons également mis en évidence l'évolution de la résistance thermique de contact pièce/moule au cours du cycle de mise en oeuvre et comparée celle-ci avec des résultats issus de la littérature. The simulation of thermoplastic composite during manufacturing processes is essential for predicting shrinkage and deformation in a composite part while seeking to optimize cycle times. For this it is necessary to know precisely the thermo-physical properties and crystallization kinetics under conditions representative of those encountered in the industrial processes. This thesis focuses initially on understanding and quantification of the crystallization of a PA family of 66. The study of crystallization kinetics of PA 66 is made on large temperature range using a Classic DSC and DSC Flash. The cooling rate could reach 10 000 K /s for a sample that weighs a few nonogramms. The effects of molecular weight and an additive on the crystallization kinetics were also discussed. Secondly, we were interested in analyzing and quantifying the thermal withdrawals, and crystallization during the cooling phase. The study (characterization, modeling and validation) of the strong coupling between the heat transfer and crystallization of the thermoplastic matrix in the composite was then investigated. Thirdly, the modeling of heat transfer problems linked to the crystallization was carried out by a finite element code. The results obtained with the numerical model were validated by experimental measurements performed on three devices intended to manufacture composite part based on PA 66 using RTM and thermocompression process. Finally, a detailed analysis of the phenomena could produce during the manufacturing of thermoplastic-composite was discussed. In addition the confined and shearing effects between the resin and fibers was investigated. The comparison between the experimental and numerical showed that the PA 66 used in this project do not produce a transcristallinty and is not influenced by the shearing during filling phase. We also highlighted the evolution of the thermal contact resistance (composite parts/mold) during the manufacturing cycle and the results were compared with results published on the literature. |
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| Notes : | L'impression du document génère 217 p. Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur, Géosciences, Architecture (SPIGA) (Nantes) Partenaire de recherche : Laboratoire de thermocinétique (UMR 6607) (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Joël Breard (Président du jury) ; Nadine Allanic, Nicolas Boyard, Didier Delaunay, Gille Orange (Membre du jury) ; Eric Arquis, Gilles Régnier (Rapporteurs) |
| Configuration requise : | Un logiciel capable de lire un fichier au format pdf |
| Bibliographie : | Bibliogr. 12 p. |