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De Francqueville Foucault
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Department/Laboratory/Direction : CA/DER/LAB/LMS
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DOCTORANT 2016-2017

Biography and Current Works

Mission: 

Doctorant CIFRE de décembre 2016 à novemebre 2019 en partenariat avec le CRB d'ARINEGROUP (Propulsion Solide)

Biography: 

Formations :

  • Doctorat en mécanique de l'Univertsité de Parais-Saclay prépareé à l'Ecole Polytechnique (en cours...)
    - Directeurs de Thèse : J. Diani (LMS) ; P. Gilormini (PIMM)
  • Master MAGIS (ENS Cachan, Polytechnique, Arts et Métiers, UMPC)
  • Ecole Normale Supérieure de Cachan
    - Matser Mécanique des Solides et des Structures
    - Licence SAPHIRE (Formation généraliste en Sciences de l'ingénieur)
  • Classes préparatoires Scientifique (Paris 7)
  • Baccalauréat Scientifique (Paris 16)

 

Expériences Professionelles :

2016-2019       Projet de recherche au centre de R&D d’Ariane Group (CRB, Vert-le-Petit, Fr.) avec
                          le laboratoire de mécanique des solides de l’Ecole Polytechnique (LMS, Palaiseau, Fr.)

  • Modélisation micromécanique du comportement des propergols solides

fév-jui 2016    Projet de recherche avec le LMT (Cachan, Fr.) et le CEA de Gramat (Fr.) équipe de F. Hild

  • Etude du comportement des propergols solides par corrélation volumique

2014-2015       Stage de recherche : Développement et validation d’un code d’analyse de fissure
                          UCSB Mechanical & Material engineering department, Pr. M.R. Begley’s team, CA, USA

  • Analytical, numerical and experimental study of cracks propagation in brittle TBC

mai-juill.2014 Stage au centre de recherche de Saint Gobain Isover (CRIR, Rantigny, Fr.)

  • Analyse du comportement aéraulique des flocons de laine de verres

Juillet 2013      Stage au laboratoire d’analyse de la marche à l’hôpital de Garches (GRCTH, Garches, Fr.)

 

Compétences Spécifiques :

  • Matériaux composites, Polymères, Endommagement, Corrélation d’images, Eléments finis, Simulation numérique, Micromécanique
  • Tomographie et analyse morphologique d’images (2D/3D)
Research: 

Modélisation micromécanique du comportement mécanique des propergols solides

 

ABSTRACT :

La modélisation micromécanique des propergols solides repose en premier lieu sur la génération de microstructures respectant les propriétés de ces matériaux. Les caractéristiques retenues dans la présente approche sont la forte fraction volumique de particules (> 50%), leur dispersion aléatoire qui conduit à un comportement isotrope du matériau ainsi que le fort contraste des propriétés mécaniques de la matrice (souple) et des charges (rigides). L’objectif est donc de générer une microstructure 3D fortement chargée en sphères monodisperses réparties aléatoirement (et donc la plus isotope possible). Les premières études ont permis d’établir des bases robustes en vue des futures analyses en grandes déformations et avec introduction des zones cohésives.
Au regard de l’usage final des structures générées, des moyens de calcul à disposition et de la littérature, les structures seront toujours périodiques (géométrie et conditions limites) et constituées de 64 particules. Il est évident qu’une représentativité absolue (isotropie parfaite) ne saurait être obtenue avec de telles structures. Néanmoins il a été prouvé que, combinées dans une approche statistique, elles donnaient accès à une estimation moyenne des propriétés réelles du composite.
La méthode de génération retenue repose sur un algorithme de Lubachevsky et Stillinger. Ce type d’approche permet théoriquement de générer des distributions aléatoires de sphères à fortes fractions volumiques, néanmoins il apparait clairement que d’une réalisation à l’autre il y a une variation notable du désordre particulaire. L’intérêt de compléter la paramétrisation par une sélection à partir de caractérisations de l’ordre géométrique a été démontré. Elle permet d’optimiser l’approche statistique en réduisant le nombre de structures à caractériser mécaniquement.
Avant d’étendre l’analyse du comportement des microstructures générées aux grandes déformations et d’introduire des éléments cohésifs, l’étude de la génération de microstructures a été étendue au cas des composites chargés en particules polyédriques. La génération d’une microstructure chargée en polyèdres repose sur l’exploitation des propriétés remarquables des polyèdres de Voronoï et sur une distribution aléatoire de sphères afin de permettre aux particules d’avoir une zone d’effet similaire. Les premiers résultats d’analyse éléments finis ont mis en exergue une faible dispersion des modules réduisant l’intérêt de la caractérisation géométrique pour ce type de structures.
La suite des travaux va désormais s’axer sur la modélisation du comportement du composite en grande déformation avec la prise en compte de la décohésion matrice/charges grâce aux éléments cohésifs. En premier lieu une campagne de calcul paramétrique va être entamée de façon à étudier l’influence des éléments cohésifs sur le comportement global et sur la capacité des analyses à converger.
 

Main Publications and Links

Publications: 

- F. de Francqueville, P. Gilormini et J. Diani (2018). Representative volume elements for the simulation of isotropic composites highly filled with monosized spheres. IJSS.

- N. Dovetta, M. Siband et F. de Francqueville (2016). Method for preparing an insulating product made of wool, in particular rock wool. International Patent Application WO/2017/115045.

- N. Dovetta, M. Siband et F. de Francqueville (2016). Insulation product comprising bulk mineral wool. International Patent Application WO/2017/115044.

- B.T. Richards, K.A. Young, F. de Francqueville et al. (2016). Response of ytterbium disilicate–silicon environmental barrier coatings to thermal cycling in water vapor. Acta Mater., 106, 1-14.

- B.T. Richards, S. Sehr, F. de Franqueville et al. (2016). Fracture mechanisms of ytterbium monosilicate environmental barrier coatings during cyclic thermal exposure. Acta Mater., 103, 448-460.

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