Lundi 26 juin 2023, Mme Gamze ÇAKIR (KABAKCI) soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés Analyse du mécanisme de durcissement des composites à base de caoutchouc recyclé renforcés de bulles de verre, de fibres de verre et de fibres d’alumine et dirigés par Emin BAYRAKTAR (ISAE-Supméca – Laboratoire QUARTZ).
Résumé
Dans cette thèse, des composites à base de caoutchouc recyclé dévulcanisé à faible coût ont été conçus avec des microbulles de verre (GB). à base de caoutchouc recyclé conçu avec des microbulles de verre (GB) qui Les composites à base de caoutchouc recyclé dévulcanisé à faible coût conçus avec des microbulles de verre (GB) qui permettent une excellente réduction du poids avec un rapport résistance/densité élevé et des renforts en fibres d’alumine sont étudiés en détail au moyen de mécanismes de durcissement, de propriétés mécaniques et physiques ainsi que d’analyses microstructurales et de surface de rupture. Les propriétés mécaniques des composites sont étudiées de manière approfondie afin d’obtenir des données sur les paramètres de base des matériaux. Après la détermination des inclusions dans la matrice en volume et en pourcentage de poids, les efforts se concentrent sur les effets des caoutchoucs recyclés et des renforts sur les mécanismes de durcissement et divers renforts, y compris des microsphères de verre et des fibres d’alumine, sont utilisés pour conférer une multifonctionnalité aux composites. Après les caractérisations générales des composites, certains tests et mesures supplémentaires sont effectués. Les résultats des tests sont reproduits numériquement par analyse par éléments finis (FEA) à l’aide d’ABAQUS/Standard. Des simulations sont effectuées pour différentes randomisations des inclusions pour des macrostructures de différentes tailles afin de vérifier la reproductibilité des résultats numériques. En outre, des éléments de volume représentatif représentatifs (RVE) contenant des inclusions sphériques distribuées aléatoirement sont considérés pour l’homogénéisation. Des conditions aux limites périodiques sont appliquées à l’élément de volume représentatif pour remplacer le composite hétérogène par un matériau homogène équivalent. Pour décrire la réponse contrainte-déformation du composite hétérogène aléatoire, les tenseurs de contrainte et de déformation moyens sur les éléments du volume d’intégration sont évalués. Les résultats numériques sont comparés aux résultats expérimentaux qui confirment la précision acceptable de l’analyse numérique effectuée.
Mots-clés
# mécanisme de durcissement
# composite de caoutchouc recyclé
# bulles de verre
# homogénéisation
# élément de volume représentatif
# condition aux limites périodique
Abstract
In this thesis, low cost devulcanized recycled rubber-based composites designed with micro glass bubble (GB) which provide excellent weight reduction with high strength-to-density ratio and alumina fiber reinforcements are investigated in detail by means of toughening mechanisms, mechanical and physical properties as well as microstructural and fracture surface analysis. Mechanical properties of the composites are extensively investigated to obtain the data for basic material parameters. After determination of the inclusions in matrix by volume and weight percent, the effort is concentrated on the effects of recycled rubbers and the reinforcements on toughening mechanisms and various reinforcements including glass bubble microspheres and alumina fibers are employed to provide multifunctionality to the composites. After the general characterizations of the composites, certain additional tests and measurements are carried out. The test results are reproduced numerically by finite element analysis (FEA) using ABAQUS/Standard. Simulations are run for different randomization of the inclusions for different sized macrostructures to verify the reproducibility of the numerical results. Furthermore, representative volume elements (RVEs) containing randomly distributed spherical inclusions are considered for homogenization. Periodic boundary conditions (PBCs) are applied to the RVE to replace the heterogeneous composite with an equivalent homogeneous material. To describe the stress-strain response of the random heterogeneous composite, the average stress and strain tensors over integration volume elements are evaluated. The numerical results are compared with the experimental results which confirm the acceptable accuracy of the performed numerical analysis.
Key words
# mechanism
# recycled rubber composite
# glass bubbles
# homogenization
# representative volume element
# periodic boundary conditions
