Identification de la conductivité thermique d’un composite à matrice thermodurcissable en cours de réticulation
Les matériaux composites remplacent progressivement les alliages métalliques dans le domaine aéronautique afin d’alléger les structures tout en conservant, voire en améliorant, leurs propriétés mécaniques. Les procédés de mise en forme ont un impact essentiel sur les performances mécaniques des produits, d’où la nécessité d’optimiser les conditions de fabrication pour maitriser les propriétés d’usage. Dans ce contexte, une connaissance précise de l’évolution des propriétés thermophysiques durant le changement de phase de la matière est cruciale pour modéliser de manière fiable les transferts thermiques.
Il est thermodynamiquement pertinent de modéliser l’évolution de la capacité thermique volumique en fonction de la température et du degré de transformation de la matière en utilisant une loi de mélange. Cependant, ce modèle ne convient pas pour la conductivité thermique, qui n’est pas une propriété extensive. L’objectif principal de ce travail de recherche est donc d’identifier l’évolution de la conductivité thermique au cours de la réticulation d’une résine époxy. Une méthode inverse est établie afin d’estimer cette évolution en fonction de deux champs couplés, sans imposer de loi de variation préalablement connue. Étant donné l’écart important entre les conductivités thermiques à l’état cru et à l’état cuit, la sensibilité de la température au cœur de la matière par rapport aux paramètres inconnus est suffisamment élevée pour résoudre le problème inverse. Le grand nombre d’inconnues est géré par un algorithme d’optimisation hybride, combinant une méthode stochastique avec une méthode déterministe. Un banc expérimental, conçu pour mesurer la réponse thermique du composite verre/époxy au cours de sa réticulation, est mis en place, et un modèle numérique robuste est développé pour reproduire l’application expérimentale. Les résultats sont par la suite comparés avec les lois de mélanges traditionnelles afin d’évaluer la validité de ces dernières.
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