Caractérisation de matériaux composites à gradient fonctionnel bio-inspiré par ondes élastiques : mesures ultrasonores et modélisation mécanique - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Caractérisation de matériaux composites à gradient fonctionnel bio-inspiré par ondes élastiques : mesures ultrasonores et modélisation mécanique

Quentin Grossman
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1185242
Davide Ruffoni
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1185243

Résumé

En ingénierie, lorsque deux matériaux de nature mécanique très dissemblable se rencontrent, ils présentent des déformations non-uniformes lors d’un chargement, conduisant à des concentrations de contraintes à leur interface, augmentant la probabilité de rupture. Pour relever les défis de conception et de fabrication associés, une stratégie innovante consiste à s’inspirer de l’une des interphases les plus extrêmes de la nature, au niveau de l'attache tendon-os. En effet, celle- ci remplit la tâche difficile de relier deux tissus fortement dissimilaires sur une région de taille submillimétrique. Bien que l'on ne sache pas exactement comment cette interphase biologique atteint de telles performances, les paramètres clés expliquant son efficacité mécanique exceptionnelle reposent sur une combinaison d'ingrédients mécanistiques limités, tels que des gradients fonctionnels de propriétés. Dans ce contexte, cette étude vise à comprendre l’interactions des ondes ultrasonores avec des échantillons obtenus par fabrication additive multi-matériaux, à l’image de l’interphase tendon-os. Un premier groupe est composé d’échantillons macroscopiquement homogènes obtenus en faisant varier la fraction volumique des deux constituants élémentaires, tandis qu’un second groupe est constitué d'échantillons hétérogènes présentant une interphase possédant un gradient fonctionnel de propriétés mécaniques. La caractérisation de l’ensemble de ces échantillons est réalisée en utilisant une méthode de mesure ultrasonore par ondes planes, qui repose sur l’emploi de sondes multiéléments pilotées par une électronique multivoies programmable. Afin d’extraire une information quantitative des signaux mesurés, un modèle de propagation d’ondes tenant compte de la variation spatiale des propriétés mécaniques, ainsi que de la nature viscoélastique du milieu, est développé. Les résultats préliminaires montrent un excellent accord entre les mesures et le modèle, ouvrant ainsi la voie à la caractérisation et à l'optimisation de systèmes multi-matériaux présentant des caractéristiques bio-inspirées complexes.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03848073 , version 1 (10-11-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03848073 , version 1

Citer

Nicolas Bochud, Ali Aghaei, Giuseppe Rosi, Quentin Grossman, Davide Ruffoni, et al.. Caractérisation de matériaux composites à gradient fonctionnel bio-inspiré par ondes élastiques : mesures ultrasonores et modélisation mécanique. 16ème Congrès Français d'Acoustique, CFA2022, Société Française d'Acoustique; Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique, Apr 2022, Marseille, France. ⟨hal-03848073⟩
34 Consultations
0 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More