propriétés mécaniques de treillis auxétiques hybrides

Les enjeux industriels actuels sont fortement liés à la minimisation des dépenses énergétiques et requièrent à cette fin l'optimisation des systèmes employés. C'est le cas par exemple dans le domaine des transports, où la réduction des masses embarquées est une nécessité pour atteindre les objectifs de diminution des dépenses énergétiques. Les systèmes visant à dissiper de l'énergie mécanique n'y font pas exceptions. Dans cette optique, les structures treillis font preuve de capacités de dissipation élevées relativement à leur masse, et sont donc candidates pour le remplacement des pièces mécaniques en usage. Parmi les treillis, les structures à coefficient de Poisson négatif permettraient une dissipation supérieure aux structures conventionnelles. Néanmoins, ces structures sont soumises à des modes de déformation et d'endommagement pouvant nuire à leurs performances. Ces travaux de thèses s'inscrivent dans l'exploration des possibilités visant à améliorer les propriétés mécaniques spécifiques des treillis périodiques, notamment pour la dissipation d'énergie, par une stratégie d'hybridation consistant à remplir le volume vacant des treillis par un matériau de nature différente. Dans un premier temps, deux nouveaux treillis auxétiques sont proposés, et leurs propriétés élastiques et élasto-plastiques sont étudiées numériquement via une stratégie d’homogénéisation utilisant des conditions aux limites périodiques. Par la suite, une campagne expérimentale et numérique comparant mécaniquement deux treillis en polymère avec leurs équivalents composites remplis par un élastomère est détaillée. L’analyse des essais de compression permet d’observer une augmentation des propriétés élastiques des composites, ainsi qu’une augmentation des niveaux de contraintes et de la déformation à densification. La densification retardée observée sur les treillis composites permet un plus long plateau de contrainte, plus souhaitable pour des applications en dissipation d’énergie, entrainant une augmentation de l’énergie spécifique dissipée et de l’efficacité d’absorption. Enfin, des treillis métalliques sont réalisés par SLM avant d’être remplis de polyuréthane par moulage. Ces structures hybrides sont étudiées aussi bien expérimentalement que numériquement, via des essais de compression, mais également sous tomographe à rayons X pour observer les déformations internes du treillis. Les résultats suggèrent cependant qu'un fort contraste de propriétés entre les matériaux constitutifs peut atténuer l'accroissement des propriétés mécaniques.Ces travaux confirment que l'hybridation peut être une option efficace pour augmenter les propriétés mécaniques spécifiques des treillis, et notamment l'énergie spécifique dissipée.