Résumé: Récemment, les structures en treillis ont suscité un vif intérêt en raison de leurs propriétés remarquables combinant légèreté, excellente capacité d’absorption d’énergie ainsi qu’une rigidité et une résistance spécifiques élevées. Ces caractéristiques en font des candidates privilégiées pour des applications industrielles dans des secteurs tels que l’automobile, l’aéronautique ou les implants médicaux. Parallèlement, les avancées de la fusion laser sur lit de poudre (LPBF) rendent désormais possible la fabrication de treillis complexes à une petite échelle. Dans cette étude, nous examinons d’abord l’influence du diamètre des poutres et de la taille de la maille unitaire sur deux types d’architectures : le treillis octet-truss, dominé par la traction et le treillis F3BCC, dominé par la flexion. La tomographie aux rayons X (CT) est utilisée pour scanner les échantillons fabriqués, puis les images CT sont post-traitées dans le logiciel Dragonfly afin d’évaluer quantitativement les caractéristiques morphologiques, notamment la porosité, l’épaisseur des montants et les écarts par rapport au modèle conçu sous CAO. Enfin des essais de compression quasi statique uniaxiaux sont menés afin de caractériser les propriétés mécaniques, identifier les modes de déformation et la capacité d’absorption d’énergie. Le treillis octet-truss avec un diamètre de poutre de 1 mm est ensuite retenu comme cas représentatif pour approfondir l’analyse des champs de déplacements et de déformations obtenus par corrélation d’images numériques visibles. Un modèle constitutif élastoplastique est développé pour simuler la réponse mécanique de treillis en acier inoxydable 316L fabriqués par LPBF. Les paramètres de ce modèle sont optimisés au moyen d’une méthode de recalage de modèle par éléments finis (FEMU) en s’appuyant sur les résultats d’analyse d’images. La méthode FEMU fournit un modèle par éléments finis capable de reproduire fidèlement la réponse en compression des structures en treillis étudiées, tant dans le domaine élastique que le domaine plastique. Huit types de treillis hybrides sont finalement conçus en combinant des mailles octet-truss et F3BCC selon quatre stratégies d’agencement distinctes. L’influence de ces stratégies d’agencement cellulaire sur les modes de déformation, la rigidité et les performances d’absorption d’énergie est étudiée au moyen d’essais de compression et de simulations numériques. La structure en treillis hybride « surround » (SH) affiche des performances supérieures, surpassant les autres structures en atteignant une rigidité spécifique de 3,25 ± 0,13 kN/mm·g et une absorption d’énergie spécifique de 16,55 ± 0,30 J/g.
Jury :
- « AYAD, Rezak »
« Professeur, Université de Reims Champagne-Ardennes », Examinateur
- « GARDAN, Julien »
« Professeur, EPF Troyes », Examinateur
- BLAL, Nawfal
« Maître de Conférences HDR, INSA Lyon », Rapporteur
- SALVO, Luc
« Professeur, Université de Grenoble Alpes », Rapporteur
- Franck, TOUSSAINT
Professeur, Université Savoie Mont Blanc, Directeur de thèse
Mme. Caroline, ANTION
Maître de Conférences, Université Savoie Mont Blanc, Co-Directeur de thèse