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Thèse CIFRE financée : Mécanique de fibres enchevêtrées - Mechanics of aggregates of fibers
Envoyé par Jop
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Thèse CIFRE financée : Mécanique de fibres enchevêtrées - Mechanics of aggregates of fibers mardi 18 avril 2023 18:23:49 |
Sujet de thèse CIFRE Saint-Gobain : Mécanique de fibres enchevêtrées
Thèse CIFRE financée : démarrage automne 2024
Mots clés : fibres, agrégats, élasticité, friction, mécanique, rupture
Contexte industriel :
Un des enjeux de la baisse des émissions de gaz carbonique concerne les économies d’énergies. Saint-Gobain, engagé activement dans cette démarche pour ses procédés, contribue aussi à des économies d’énergie par ses solutions d’isolation thermique des habitats. Un des produits au coeur de ces performances est l’isolation par la laine de verre qui peut être appliquée en rouleaux ou bien sous forme de flocons de fibres que l’on appelle alors la laine à souffler. Ces fibres sont projetées dans des combles ou entre des parois. Assurer une qualité d’isolation finale nécessite de maîtriser l’évolution de ce matériau fibreux lors de la projection pneumatique ainsi que l’étape de remplissage. Un des points clé passe par la compréhension de la mécanique de ce matériau : en effet les agrégats de fibres ne doivent pas être compactés mais effilochés et la densité du produit doit être homogène.
Sujet :
La particularité des matériaux fibreux utilisés pour l’isolation thermique est d’être constitué d’un enchevêtrement de fibres de très grand rapport d’aspect. Dans un tel milieu comme dans un plat de spaghetti, les fibres sont courbées et en contact avec un grand nombre de voisines. À chaque contact, une force de friction empêche la fibre de glisser et de se redresser. Ce mécanisme est à la base de leur tenue mécanique, même sans liant entre les fibres au contraire des milieux granulaires classiques qui ne présentent pas de cohésion.
Ce milieu, qui peut présenter des hétérogénéités de densités locales, peut se densifier fortement sous compression ou se décompacter lorsque les forces de cohésion sont dépassées. Prédire le comportement et l’évolution de ce matériau constitue le coeur de la thèse.
Rupture d'un agrégat de fibres
Objectifs :
Le projet de thèse s’attachera à mesurer la réponse de volumes homogènes ou de « flocons » (d’agrégats) de fibres modèles (Fig. 1). D’un matériau homogène, comment se développent les hétérogénéités ? Quelle est la résistance à la déchirure ? Sous quelles conditions forment-elles des agrégats ? Comment les amas de fibres se désagrègent-ils ?
À travers diverses sollicitations mécaniques (vibration, flux d’air, tambour tournant, cisaillement (frottement) …), nous construirons un modèle mécanique des fibres enchevêtrées. La réorganisation des fibres de surface sera particulièrement étudiée, notamment par des analyses d’images (microscopie ou par tomographie rayon X), en fonction des propriétés mécaniques de la fibre et de la paroi solide (élasticité, coefficient de frottement, rapport d’aspect, rugosité). Les résultats seront comparés à des essais qui seront effectués avec des flocons de laine de verre à souffler.
Profil :
Nous cherchons un étudiant (F/M) de master en physique ou ingénieur, motivé par les expériences et intéressé par la physique de la matière molle.
Laboratoires :
La thèse se déroulera entre Saint-Gobain Research Paris (SGR Paris), le laboratoire Surface du Verre et Interfaces (SVI) et l’Institut Universitaire des Systèmes Thermiques et Industriels (IUSTI). Saint-Gobain Research Paris, un des principaux centres de R&D du groupe, développe des connaissances sur la laine à souffler et ses procédés d’élaborations et héberge le laboratoire SVI, CNRS/Saint-Gobain, dont une activité est dédiée aux matériaux granulaires. L’IUSTI est un laboratoire Aix-Marseille Univ./CNRS dont un groupe est expert de la matière divisée et de la mécanique d’objets souples. Ces travaux se feront en constante discussion avec les équipes de SGR Paris. Les résultats permettront de mieux prédire l’état des flocons de fibres et apporter des recommandations précises sur des processus industriels.
Encadrement :
– SVI, CNRS/Saint-Gobain, Pierre Jop, pierre.jop@saint-gobain.com http://svi.cnrs.fr/
– IUSTI, CNRS/Aix-Marseille, Joël Marthelot, joel.marthelot@univ-amu.fr [biosoftact.wordpress.com] Olivier Pouliquen, olivier.pouliquen@univ-amu.fr [tinyurl.com]
PDF – sujet de thèse
Modifié 1 fois. Dernière modification le 02/02/24 18:03 par Jop.
Thèse CIFRE financée : démarrage automne 2024
Mots clés : fibres, agrégats, élasticité, friction, mécanique, rupture
Contexte industriel :
Un des enjeux de la baisse des émissions de gaz carbonique concerne les économies d’énergies. Saint-Gobain, engagé activement dans cette démarche pour ses procédés, contribue aussi à des économies d’énergie par ses solutions d’isolation thermique des habitats. Un des produits au coeur de ces performances est l’isolation par la laine de verre qui peut être appliquée en rouleaux ou bien sous forme de flocons de fibres que l’on appelle alors la laine à souffler. Ces fibres sont projetées dans des combles ou entre des parois. Assurer une qualité d’isolation finale nécessite de maîtriser l’évolution de ce matériau fibreux lors de la projection pneumatique ainsi que l’étape de remplissage. Un des points clé passe par la compréhension de la mécanique de ce matériau : en effet les agrégats de fibres ne doivent pas être compactés mais effilochés et la densité du produit doit être homogène.
Sujet :
La particularité des matériaux fibreux utilisés pour l’isolation thermique est d’être constitué d’un enchevêtrement de fibres de très grand rapport d’aspect. Dans un tel milieu comme dans un plat de spaghetti, les fibres sont courbées et en contact avec un grand nombre de voisines. À chaque contact, une force de friction empêche la fibre de glisser et de se redresser. Ce mécanisme est à la base de leur tenue mécanique, même sans liant entre les fibres au contraire des milieux granulaires classiques qui ne présentent pas de cohésion.
Ce milieu, qui peut présenter des hétérogénéités de densités locales, peut se densifier fortement sous compression ou se décompacter lorsque les forces de cohésion sont dépassées. Prédire le comportement et l’évolution de ce matériau constitue le coeur de la thèse.
Rupture d'un agrégat de fibres
Objectifs :
Le projet de thèse s’attachera à mesurer la réponse de volumes homogènes ou de « flocons » (d’agrégats) de fibres modèles (Fig. 1). D’un matériau homogène, comment se développent les hétérogénéités ? Quelle est la résistance à la déchirure ? Sous quelles conditions forment-elles des agrégats ? Comment les amas de fibres se désagrègent-ils ?
À travers diverses sollicitations mécaniques (vibration, flux d’air, tambour tournant, cisaillement (frottement) …), nous construirons un modèle mécanique des fibres enchevêtrées. La réorganisation des fibres de surface sera particulièrement étudiée, notamment par des analyses d’images (microscopie ou par tomographie rayon X), en fonction des propriétés mécaniques de la fibre et de la paroi solide (élasticité, coefficient de frottement, rapport d’aspect, rugosité). Les résultats seront comparés à des essais qui seront effectués avec des flocons de laine de verre à souffler.
Profil :
Nous cherchons un étudiant (F/M) de master en physique ou ingénieur, motivé par les expériences et intéressé par la physique de la matière molle.
Laboratoires :
La thèse se déroulera entre Saint-Gobain Research Paris (SGR Paris), le laboratoire Surface du Verre et Interfaces (SVI) et l’Institut Universitaire des Systèmes Thermiques et Industriels (IUSTI). Saint-Gobain Research Paris, un des principaux centres de R&D du groupe, développe des connaissances sur la laine à souffler et ses procédés d’élaborations et héberge le laboratoire SVI, CNRS/Saint-Gobain, dont une activité est dédiée aux matériaux granulaires. L’IUSTI est un laboratoire Aix-Marseille Univ./CNRS dont un groupe est expert de la matière divisée et de la mécanique d’objets souples. Ces travaux se feront en constante discussion avec les équipes de SGR Paris. Les résultats permettront de mieux prédire l’état des flocons de fibres et apporter des recommandations précises sur des processus industriels.
Encadrement :
– SVI, CNRS/Saint-Gobain, Pierre Jop, pierre.jop@saint-gobain.com http://svi.cnrs.fr/
– IUSTI, CNRS/Aix-Marseille, Joël Marthelot, joel.marthelot@univ-amu.fr [biosoftact.wordpress.com] Olivier Pouliquen, olivier.pouliquen@univ-amu.fr [tinyurl.com]
PDF – sujet de thèse
Modifié 1 fois. Dernière modification le 02/02/24 18:03 par Jop.