Modélisation Et Simulation Numérique de
il y a 2 semaines
**Modélisation et simulation numérique de l’extrusion soufflage de liners de réservoirs composites pour le stockage pressurisé d’hydrogène**:
- Réf
- **ABG-115842**
- Sujet de Thèse- 16/07/2023- Autre financement privé- Centrale Nantes- Lieu de travail- Nantes - Pays de la Loire - France- Intitulé du sujet- Modélisation et simulation numérique de l’extrusion soufflage de liners de réservoirs composites pour le stockage pressurisé d’hydrogène- Champs scientifiques- Sciences de l’ingénieur
- Numérique
**Description du sujet**:
**Contexte**
L'hydrogène utilisé soit dans un moteur à combustion interne ou associé à une pile à combustible est considéré comme une solution prometteuse complémentaire à l'électrification des véhicules pour lutter contre les émissions de gaz à effet de serre. Cependant la mise en œuvre de cette solution dans le domaine des transports se heurte à de nombreux verrous scientifiques, technologiques et économiques, qui constituent des freins à une diffusion de masse notamment dans le secteur de l'automobile. Parmi les défis à relever, celui du stockage de l’hydrogène à bord des véhicules nécessite de le comprimer très fortement (à ce jour 700 bar pour des véhicules particuliers) pour obtenir la même quantité d’énergie qu’un carburant classique liquide.
Afin de répondre à ces enjeux, il y a donc nécessité à développer et produire à moindre coût des réservoirs de stockage à très haute pression minimisant la masse et l’espace occupé dans le véhicule. Les conceptions les plus légères (conception de type IV) font appel aux matériaux composites pour assurer la tenue mécanique et à un liner thermoplastique (généralement en polyamide) pour assurer l’étanchéité du réservoir. Les liners sont aujourd’hui produits par le procédé de rotomoulage qui souffre d’un temps de cycle long et qui est difficile à mettre au point pour atteindre une qualité suffisante. Une alternative consiste à employer le procédé d’extrusion-soufflage pour fabriquer ces liners de grande dimension grâce à la récente mise sur le marché de nouveaux grades de polyamide. Cette technologie est beaucoup plus rapide que le rotomoulage et permet une réduction significative des coûts pour des productions de masse. Cependant elle n’a été utilisée que pour des films et corps creux de plus petite taille pour des usages moins techniques (flacons) et avec d’autres grades de polymères.
**Objectifs scientifiques**
- C’est thèse ambitionne d’apporter un appui scientifique pour la compréhension et la simulation numérique des mécanismes mis en jeu pour ces nouveaux polymères mis en œuvre dans ce procédé complexe qu’est l’extrusion soufflage.- Le liner est soumis à de fortes contraintes mécaniques et à des températures allant de -60°C à +120°C, il est donc important de garantir la qualité de sa fabrication en extrusion soufflage. Ce procédé comporte une première étape où un tube (appelé paraison) est obtenu par extrusion du polymère dans un moule à la forme et dimension finales du liner, puis la paraison est pincée et déformée par soufflage interne pour être plaquée contre le moule qui va être refroidi pour figer le matériau.- Dans cette thèse nous nous proposons d’établir un cadre permettant à terme la réalisation de la simulation numérique du procédé complet. Pour cela, il faut d’une part établir des modèles de comportement identifiables pour le polymère et d’autre part implémenter ces modèles dans un environnement de calcul numérique à même de résoudre un problème thermo-mécanique non-linéaire avec suivi de fronts mobiles.-
**Prise de fonction**:
- 01/11/2023**Nature du financement**:
- Autre financement privé**Précisions sur le financement**:
**Présentation établissement et labo d'accueil**:
- Centrale NantesLe GeM est une Unité Mixte de Recherche de Nantes Université, Centrale Nantes et du CNRS. Il réunit dans un même laboratoire l’ensemble des compétences de la métropole Nantes Saint-Nazaire dans le domaine du génie civil, de la mécanique des matériaux et des procédés, de la modélisation et de la simulation en mécanique des structures.
Le GeM est très impliqué dans la formation par la recherche : il compte une centaine de doctorants et porte plusieurs masters, majoritairement internationaux, en mécanique, génie civil, et technologie marine.
L’unité s’est donnée comme mission de pouvoir proposer des procédés de fabrication innovants, des outils de simulation adaptés pour le dimensionnement et la maîtrise du cycle de vie des produits, des structures et des ouvrages, en prenant en compte l’influence de sollicitations sévères et d’actions environnementales.
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