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Theses

Finite element simulation of ceramic deformation during sintering

Résumé : Pour les fabricants de céramiques, il est primordial de maîtriser la déformation des pièces lors du frittage afin d'éviter les post-traitements et usinages ultérieurs qui augmentent les coûts de production. Face à ce problème, une alternative à la coûteuse démarche essai-erreur est la prévision par simulation numérique aux éléments finis des déformations des produits au cours du frittage. Pour une approche numérique, il faut d'abord développer des lois de comportement qui prennent en compte les différents mécanismes de déformation induits par le frittage. Les paramètres intrinsèques aux matériaux intervenant dans ces lois doivent être déterminés par l'expérience. Le but de cette thèse est de proposer des modèles prédictifs de la déformation des pièces céramiques lors du cycle de frittage. La procédure est basée sur une loi de comportement et les essais associés: l'essai de densification lors du frittage et l'essai de flexion-frittage. Deux matériaux différents ont été étudiés: 1. Une porcelaine fabriquée par procédé dit de coulage: Bien que ce procédé soit utilisé depuis des années, il continue à poser des problèmes fondamentaux qui entravent le développement de produits innovants. La déformation anisotrope durant le frittage des pièces coulées est un de ces problèmes. Les origines d'un comportement anisotrope des céramiques au cours du frittage sont liées aux propriétés rhéologiques de la barbotine, ainsi qu'à l'orientation anisotrope des particules dans les pièces crues. Une loi de comportement anisotrope prédictive de la déformation lors du frittage des pièces céramiques coulées a été développée. 2. Un réfractaire à base de zircon et de silice destiné à la fabrication de noyaux pour la fonderie de superalliages: Le comportement des noyaux de fonderie en zircon et silice lors de frittage a été étudié à l'aide d'essais de dilatométrie et d'essais de flexion-frittage. La spécificité de ces matériaux est un très faible retrait au cours de frittage. Ce comportement est lié à la cristallisation de la silice pendant le processus de cuisson. La cristallisation s'accompagne d'un blocage de l'écoulement visqueux ainsi que le retrait du frittage. Un modèle prédictif de ce comportement a été proposé. Les lois de comportement ainsi développées ont été implémentées dans le code de calcul par éléments finis "Zset". Après l'identification des paramètres des modèles, une simulation numérique par éléments finis a été réalisée sur des pièces génériques. Enfin la sensibilité des résultats aux paramètres d'une loi de comportement de frittage isotrope a été étudiée en utilisant une approche par réduction de modèle.
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https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01085057
Contributor : Bibliothèque Mines Paristech <>
Submitted on : Thursday, November 20, 2014 - 4:25:46 PM
Last modification on : Tuesday, July 21, 2020 - 3:20:51 AM
Document(s) archivé(s) le : Monday, February 23, 2015 - 8:50:40 AM

Identifiers

  • HAL Id : tel-01085057, version 1

Citation

Bahram Sarbandi. Finite element simulation of ceramic deformation during sintering. Mechanics of materials [physics.class-ph]. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. English. ⟨NNT : 2011ENMP0112⟩. ⟨tel-01085057⟩

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