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Université de Bordeaux I

1. Pilato, Aurélie. Caractérisation des structures composites bobinées épaisses, application à l’étude du comportement de réservoirs de stockage d’hydrogène : Distributed instrumentation for the optimization of the manufacture and monitoring of composite materials for aeronautical and spatial structures.

Degree: Docteur es, Mécanique, 2011, Université de Bordeaux I

Ce travail de thèse s'est déroulé dans le cadre du programme H2E (Horizon Hydrogène Énergie) piloté par Air Liquide et en partenariat industriel avec Composites Aquitaine. Le stockage d’hydrogène sous forme gazeuse impose que les réservoirs bobinés en composite carbone/époxy utilisés résistent à des pressions internes en service allant de 350 à 700bar.L’état de l’art montre que le procédé d’enroulement filamentaire et son application à des épaisseurs de matériaux composites importantes peuvent générer des variations, dans l’épaisseur, des contraintes résiduelles d’origine thermique, de la teneur en fibres et en porosités et de l’épaisseur des couches. Ces hétérogénéités peuvent alors être à l’origine de modifications des propriétés mécaniques du composite. Notre travail s’est donc appuyé sur la caractérisation physico-chimique à l’échelle des constituants (mesure de températures, nano-indentation, analyse d’images et microtomographie) ainsi que la caractérisation mécanique à l’échelle de la couche de référence mais également à l’échelle de la structure (essais plans spécifiques sur éprouvettes bobinés et essais hors-plan).Les hétérogénéités de la matière ainsi identifiées sur le réservoir ont été intégrées dans un modèle de calcul analytique permettant d'étudier leurs influences sur sa pression d'éclatement. La conception d'un essai de mise sous pression interne d'un anneau a par ailleurs permis de vérifier le comportement mécanique de la structure réelle.

This PhD work was conducted in the H2E (Horizon Hydrogen Energy) program coordinated by Air Liquide and with the industrial partnership of Composites Aquitaine. The hydrogen storage under gaseous form needs the filament-wound carbon/epoxy composite vessels used to resist to service pressures between 350 to 700bar.The influences of the process and of the thickness of the structure on its mechanical behaviour were determined by precise bibliographic work and were supposed to generate thermal residual stresses and also to be responsible of variations in the thickness and fibre content of the plies. These heterogeneities could modify the mechanical properties of the composite material. Our work focuses, first of all, on the physical chemistry characterization at the constituents scale (temperature measurement, nano-indentation, image analysis and microtomography) and then on the mechanical characterization of the reference ply and also of the structure (dedicated tests on filament-wound samples and out-of-plane tests).The material heterogeneities identified on the vessel were integrated in an analytical calculation model to study their influences on its burst pressure. The development of an internal pressure test allows us to verify the global mechanical behaviour of the real structure.

Advisors/Committee Members: Perry, Nicolas (thesis director), Wahl, Jean-Christophe (thesis director).

Subjects/Keywords: Matériaux Composites épais; Enroulement filamentaire; Caractérisation; Réservoir haute-pression; Thick composites materials; Filament-winding; Characterisation; High-pressure vessel

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APA (6th Edition):

Pilato, A. (2011). Caractérisation des structures composites bobinées épaisses, application à l’étude du comportement de réservoirs de stockage d’hydrogène : Distributed instrumentation for the optimization of the manufacture and monitoring of composite materials for aeronautical and spatial structures. (Doctoral Dissertation). Université de Bordeaux I. Retrieved from http://www.theses.fr/2011BOR14397

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Pilato, Aurélie. “Caractérisation des structures composites bobinées épaisses, application à l’étude du comportement de réservoirs de stockage d’hydrogène : Distributed instrumentation for the optimization of the manufacture and monitoring of composite materials for aeronautical and spatial structures.” 2011. Doctoral Dissertation, Université de Bordeaux I. Accessed January 19, 2020. http://www.theses.fr/2011BOR14397.

MLA Handbook (7th Edition):

Pilato, Aurélie. “Caractérisation des structures composites bobinées épaisses, application à l’étude du comportement de réservoirs de stockage d’hydrogène : Distributed instrumentation for the optimization of the manufacture and monitoring of composite materials for aeronautical and spatial structures.” 2011. Web. 19 Jan 2020.

Vancouver:

Pilato A. Caractérisation des structures composites bobinées épaisses, application à l’étude du comportement de réservoirs de stockage d’hydrogène : Distributed instrumentation for the optimization of the manufacture and monitoring of composite materials for aeronautical and spatial structures. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Bordeaux I; 2011. [cited 2020 Jan 19]. Available from: http://www.theses.fr/2011BOR14397.

Council of Science Editors:

Pilato A. Caractérisation des structures composites bobinées épaisses, application à l’étude du comportement de réservoirs de stockage d’hydrogène : Distributed instrumentation for the optimization of the manufacture and monitoring of composite materials for aeronautical and spatial structures. [Doctoral Dissertation]. Université de Bordeaux I; 2011. Available from: http://www.theses.fr/2011BOR14397


Université de Bordeaux I

2. Xu, Chan. Étude et simulation numérique d’un procédé de cuisson rapide pour l’élaboration de matériaux composites à matrice thermodurcissable : Definition and manufacturing of a metallic matrix composite for embedded electronics packaging.

Degree: Docteur es, Mécanique et ingénierie, 2013, Université de Bordeaux I

L’élaboration de composites en cuisson autoclave est un procédé bien maîtrisé maisles cycles de cuisson peuvent être très longs, en particulier dans le cas de préimprégnésaéronautiques. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier la possibilité de diminuer letemps des cycles de polymérisation pour la fabrication de composites stratifiés minces àl’aide d’un procédé de cuisson rapide. Des essais de caractérisation ont permis de définirles grandeurs thermodynamiques du préimprégné carbone/époxy qui a servi de base ànotre étude ainsi que les paramètres du modèle cinétique de la résine. Une simulationnumérique du procédé de cuisson, basée sur une modélisation des couplages desphénomènes chimiques (polymérisation de la résine), thermiques (transferts de chaleuravec prise en compte de l’exothermie de la réaction) et mécaniques (formation decontraintes et déformations résiduelles) induits par le procédé, a été développée dans lebut d’optimiser les cycles de polymérisation. La caractérisation mécanique des matériauxélaborés à partir d’un dispositif de cuisson rapide mis au point au Laboratoire a permis dedémontrer que nous n’avions pas de pertes de caractéristiques par rapport aux piècesélaborées en autoclave.

The autoclave polymerization is the bottleneck of the production flux for largepublic parts, hence the speedy polymerization process emerges to improve the productionratio. The objective is to study the possibility of reducing the cycle time of polymerizationfor the production of thin composite laminates using a fast cure process out-of-autoclave.Specific or standard chemical and mechanical characterization tests had been designed inorder to capture the expected characteristics for the model simulation and validate thesimulation results. According to the values obtained, an analysis based on the finiteelement technique is developed to simulate the speedy curing process of epoxy resincomposite. The analysis relates the cure temperature to the thermal, chemical and physicalprocesses occurring in the thin composite part during cure. Included in the analysis are theeffects such as the heat generation due to exothermic chemical reactions. For a specifiedcure cycle, the model could be used to calculate the temperature distribution, the degree ofcure of the resin inside the composite part as well as predict the residual curing stressesand the strains of the cured composite parts.Keywords :

Advisors/Committee Members: Perry, Nicolas (thesis director), Lacoste, Eric (thesis director).

Subjects/Keywords: Polymérisation; Cuisson rapide; Composite, Carbone/époxy; Hors autoclave; Modélisation; Simulation; Contraintes et déformations résiduelles; Polymerization; Quick cure; Composite; Carbon/epoxy; Out of autoclave; Modeling; Simulation; Residual stresses and strains

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APA (6th Edition):

Xu, C. (2013). Étude et simulation numérique d’un procédé de cuisson rapide pour l’élaboration de matériaux composites à matrice thermodurcissable : Definition and manufacturing of a metallic matrix composite for embedded electronics packaging. (Doctoral Dissertation). Université de Bordeaux I. Retrieved from http://www.theses.fr/2013BOR14895

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Xu, Chan. “Étude et simulation numérique d’un procédé de cuisson rapide pour l’élaboration de matériaux composites à matrice thermodurcissable : Definition and manufacturing of a metallic matrix composite for embedded electronics packaging.” 2013. Doctoral Dissertation, Université de Bordeaux I. Accessed January 19, 2020. http://www.theses.fr/2013BOR14895.

MLA Handbook (7th Edition):

Xu, Chan. “Étude et simulation numérique d’un procédé de cuisson rapide pour l’élaboration de matériaux composites à matrice thermodurcissable : Definition and manufacturing of a metallic matrix composite for embedded electronics packaging.” 2013. Web. 19 Jan 2020.

Vancouver:

Xu C. Étude et simulation numérique d’un procédé de cuisson rapide pour l’élaboration de matériaux composites à matrice thermodurcissable : Definition and manufacturing of a metallic matrix composite for embedded electronics packaging. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Bordeaux I; 2013. [cited 2020 Jan 19]. Available from: http://www.theses.fr/2013BOR14895.

Council of Science Editors:

Xu C. Étude et simulation numérique d’un procédé de cuisson rapide pour l’élaboration de matériaux composites à matrice thermodurcissable : Definition and manufacturing of a metallic matrix composite for embedded electronics packaging. [Doctoral Dissertation]. Université de Bordeaux I; 2013. Available from: http://www.theses.fr/2013BOR14895

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