Etude du comportement mécanique des matériaux cellulaires Voronoï.

Abstract

Dans cette thèse, une nouvelle structure cellulaire Voronoï hexagonale est proposée, dont les topologies et les propriétés mécaniques sont diverses. Ces structures ont la particularité d’avoir un coefficient de Poisson pouvant devenir négatif (comportement auxétique) ce qui est aussi une nouveauté pour ces cellules Voronoi. Un modèle mathématique de ses structures est crée avec un nouveau algorithme programmé sur MATLAB, permettant la génération de ses structures. Une légère modification de ce modèle rend la cellule Voronoï proposée réentrante. Ces structures géométriques obtenues sont exportées vers ANSYS ou nous effectuons des simulations numériques des essais de traction, dont les résultats sont traités par la méthode d’homogénéisation pour obtenir des propriétés mécaniques équivalentes à celui d’un matériau isotrope (milieu continu classique). Les résultats obtenus montrent que la cellule Voronoï convexe proposée est plus rigide de 60 % par rapport à la cellule Voronoï classique connue dans la littérature avec des mécanismes de déformation de flexion et d’étirement des ligaments. Dans la partie expérimentale, ces nouvelles structures cellulaires sont fabriquées par la technique de prototypage (impression 3D). Ensuite, ces structures sont testées en traction monotone, les champs de déplacement et de déformation résultants sont extraits par un extensomètre à vidéo et ensuite traités par la technique de corrélation d’images en utilisant le logiciel Istra 4D. Les résultats obtenus expérimentalement sont en bonne concordance avec ceux obtenus numériquement.