09/09/2015 - Soutenance de thèse de Abdelmoumen HAMIDI

Avis de Soutenance

Abdelmoumen HAMIDI

Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :
Modélisation et simulation du rotomoulageréactif du polyuréthane

Soutenance prévue le Mercredi 09 septembre 2015 à 14h00
Arts et Métiers ParisTech
151, boulevard de l4hôpital
75013 PARIS
Amphi A

 

Composition du jury proposé :
Patricia KRAWCZAK, Professeur, TPCIM, Mines Douai, Examinateur
Noëlle BILLON, Professeur, CEMEF, MinesParisTech-Sophia Antipolis, Rapporteur
Yvan CHALAMET, Maître de Conférences (Hdr), IMP-UJM, Univ.Jean Monnet, Rapporteur
Jérôme FORTINEAU, Maître de Conférences, GREMAN, INSA Blois, Examinateur
Fabien NONY, Docteur, CEA Le Ripault, Examinateur
Riadh ATA, Docteur, EDF Château, Examinateur
Abbas TCHARKHTCHI, Professeur, PIMM, Arts et Métiers Paristech, Directeur
Sofiane KHELLADI, Professeur, Dynfluid, Arts et Métiers Paristech, Co-Directeur

Réumé : Le procédé du rotomoulage réactif est une technologie de fabrication de pièces creuses de taille et géométrie très variés. Une compréhension et une modélisation des phénomènes physiques qui interviennent dans les différentes étapes de la fabrication apportent une contribution importante à la maîtrise de ce procédé. Les travaux abordés dans cette thèse se situent dans le cadre d'un programme plus général visant le contrôle et le pilotage du rotomoulage réactif.
Tout d’abord, une caractérisation et modélisation de la cinétique du polyuréthane thermodurcissable en mode dynamique est réalisé suivie par des mesures rhéologiques afin d’établir des lois rhéocinétique ainsi que des lois du comportement viscoélastiques du système réactionnel. Ces lois de comportement sont établies conformément aux conditions réelles de la mise en œuvre du matériau.
Ensuite, nous simulons le procédé du rotomoulage en utilisant un code de calcul basé sur la méthode « Smoothed Particle Hydrodynamics » (SPH), développé par notre équipe, en implémentant des nouveaux paramètres physiques: le caractère non-newtonien du mélange réactionnel et les effets de tension superficielle.
Le modèle de tension de surface en 2 et 3D développé dans cette thèse permet la détection explicite de l’interface séparant le fluide réactif de l’air. Puis, nous utilisons l’interpolation lagrangienne ou la régression circulaire pour construire la courbe d’interface en 2D et la surface d’interface en 3D sera reconstruite via la régression sphérique. Quant à la modélisation de l’écoulement du fluide non-newtonien, une loi de puissance décrivant l’évolution de la viscosité en fonction du taux de cisaillement a été intégrée dans le solveur pour décrire le caractère non-newtonien du mélange réactionnel durant sa mise en œuvre. Ces paramètres physiques implémentés dans le code ont été validé par une série de cas de tests en 2 et 3D.
L’intégration des effets de tension de surface et la prise en compte du caractère non-newtonien du fluide réactif nous ont permis de mieux présenter la mouillabilité de la surface interne du moule et l’étalement des différentes couches du polymères.

Mots clés : rotomoulage réactif, polyuréthane thermodurcissable, rhéocinétique, Smoothed Particle Hydrodynamics, tension de surface, fluide non-newtonien, simulation.

 

Abstract: Reactive Rotational molding (RRM) is a process for manufacturing hollow plastic products with no weld lines, in virtually any shape, size, color and configuration, using biaxial rotation and high temperature. Understanding and modelling of physical phenomena provide a great contribution for process control that is the purpose of a more general program.
Firstly, a characterization and the kinetic modeling of the thermoset polyurethane are performed in anisothermal conditions followed by rheological measurements in order to establish rheokinetik model and the the viscoelastic behavior of the reactive system according with RRM conditions.
Afterwards, to simulate the RRM, Smoothed Particles Hydrodynamics (SPH) method is applied which is suited method to simulate the fluid flow with free surface such as occurs at RRM. This solver is developed by our team. Modelling and simulating reactive system flow depend on different parameters; the physical phenomena involved are: surface tension force and non-newtonian fluid behavior.
The surface tension method has been successfully applied to simulate RRM using SPH solver taking into account free surface tension force. Surface tension force is given explicitly in the current model. After detecting the boundary particles, the interface is locally fitted by using Lagrangian interpolation polynomial or fitting circle in 2D and by using fitting sphere in 3D, respectively. To study the non-newtonian fluid flow during RRM, a power law describes the evolution of the viscosity versus shear rate was adopted to describe the viscoelastic nature of the reactive fluid during its shaping.
The implementation of surface tension and viscoelasticity allows us to present the wettability of internal surface of the mold and the spreading of different polymers layers.

Keywords: Reactive rotational molding, thermoset polyurethane, rheokinetik, Smoothed Particle Hydrodynamics, surface tension, non-newtonian fluid, simulation.

Groupe(s) de recherche lié(s): 
Polymères & Composites