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Communication Dans Un Congrès Année : 2021

Présentation d’un outil logiciel de DMA virtuelle pour la modélisation des composites à constituants polymères viscoélastiques

Résumé

Nous présentons un outil de simulation numérique dénommé « DMA virtuelle » qui permet de simuler le comportement, en spectroscopie mécanique, de n’importe quel matériau hétérogène constitué de phases viscoélastiques ou élastiques. Par matériau nous entendons un Volume Élémentaire Représentatif (VER) d’une microstructure, qui peut être produite synthétiquement (à partir d’un générateur 3D) ou obtenue expérimentalement (tomographie X puis traitement d’image). A partir de la donnée de cette microstructure et de la définition des lois de comportement de chaque phase, l’outil permet de simuler les modules conservatifs et dissipatifs (donc tan\delta) du milieu composite, directement pour une gamme de fréquence donnée. S’agissant de phases viscoélastiques, les lois de comportement peuvent très bien être renseignées à partir de données DMA obtenues par exemple à une fréquence donnée mais pour une commande en température. Pour le mécanicien rhéologue, il permet ainsi d’identifier un comportement effectif global qui comportera toute l’information nécessaire pour simuler ensuite la réponse à toute excitation (dans le domaine de linéarité par rapport aux excitations). Pour le physicien, il permet une étude en température d’un composite, avec les données DMA en température d’une matrice polymère par exemple. L’outil est issu du logiciel CraFT (Composite response and Fourier Transform) qui permet la résolution des équations d’équilibre de la mécanique à partir de l’opérateur de Green (Equation de Lippman-Schwinger). Les calculs s’appuient sur la transformée de Fourier rapide, et considèrent donc des V.E.R. à conditions limites périodiques sur lesquels sont imposés contrainte ou déformation en valeur moyenne. Le VER est divisé en voxels dont le nombre fixe la résolution du calcul et la qualité de description topologique des différentes phases. A chaque voxel est attribué un comportement matériau, ce qui rend le calcul extrêmement rapide du fait d’une parallélisation massive notamment. Sur deux exemples simples (i) d’un milieu amorphe représenté par une multitude de domaines à temps de relaxation différent et (ii) de composite particulaire matrice Polystyrène, billes de verre, nous illustrerons l’apport que peut constituer cet outil.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03807521 , version 1 (09-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03807521 , version 1

Citer

Julien Boisse, Stéphane André. Présentation d’un outil logiciel de DMA virtuelle pour la modélisation des composites à constituants polymères viscoélastiques. 17ème Journées Scientifiques GFP (Groupement Français d’Etudes & d’Applications des Polymères) - Section Est / FRMNGE, Jul 2021, Nancy, France. ⟨hal-03807521⟩
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