Composites à fibres naturelles Intégration des connaissances et des modèles

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1 Composites à fibres naturelles Intégration des connaissances et des modèles Amadou Ndiaye GCE 13 avril 2012 JMB, Carcans 1

2 Donnée & Connaissance Donnée Contexte Information Sens Connaissance Chiffres Heure Fuseau horaire Rendez-vous, Retard, Délai, etc. Règles / Lois 13 avril 2012 JMB, Carcans 2

3 Une approche causale de la connaissance Causes Lois Effets Connaissance scientifique Causes Lois? Effets Savoir-faire 13 avril 2012 JMB, Carcans 3

4 Représentation de connaissance Représentation graphique du Métro de Londres Topographie Symbolique d'orientation Métro de Londres Métro de Londres avril 2012 JMB, Carcans 4

5 Eco-ingénierie des produits d origine végétale (matériaux bois) Eco-conception de composites bois-polymère Optimisation multi-objectifs à base de métaheuristique Projet ANR EcoComposite ( ). Amélioration des procédés/produits Optimisation des propriétés, gain en matière première, fonctionnalisation Projets ANR Silent Wall ( ), FUI Above ( ) et Above+2 ( ). Recyclage en fin de vie Développement de livre de connaissances Projet Région TeamBois (ESB / EMN / GCE, ) Personnes impliqués P. Castéra, C. Delisée, A. Ndiaye, R. Pommier 13 avril 2012 JMB, Carcans 5

6 Eco-conception de composite bois-polymère Optimisation multi-objectifs Fonctions objectif Contradictoires Contraintes f 1 (x 1,x 2 ) = x 1 f 2 (x 1,x 2 ) = x 2 a x 1 x avril 2012 JMB, Carcans 6 f f2

7 Fonctions objectif Formulation Composite bois-polymères Variables hétérogènes liées E f, σ 0 /σ MOR, t ref + additifs types de polymère et fibre additifs Fluage (FL) Fibres végétales Polymères % fibre Fibres recyclées Résineux Feuillus Bois chanvre Lin Fibres annuelles Thermoplastiques recyclés Polyéthylène haute densité (PEHD) Polypropylène (PP) Copolymères (PE/PP) Polyolefin Amidon Polylactide (PLA) Bio-polymères variables discrètes distrib. tailles des fibres % fibre recyc. dans fibre % bio dans polymère traitement des fibres paramètres SW (λ 0, w, ω) % polymère fr (res. fossile) dans polymère Gonflement (SW) Epuisement des ressources fossiles (EFR) Modèles FL(t ref ) = a t ref n = A σ 0 σ MOR SW = γ + α bio ( 1 λ f )SW m ( ) 1 E t ref N ν e σ 0 σ MOR ( ) EFR = a 1 λ f + a 2 ( 1 α bio α trec ) 1 λ f A, N constantes v viscosité σ 0 σ MOR taux de charge λ proportion E module Young α % de proportion 13 avril 2012 JMB, Carcans 7

8 Optimisation par essaim particulaire Voisinage Graphe complet Convergence 55 Number of solutions part. 50 part. Influence 30 part. du 50 nbr part. de générations y = 19,545x - 130,74 R² = 0,99764 y = 10,944x - 43,867 R² = 0, Generation Number of solutions Influence de la taille de la population y = x R² = Swarm size 13 avril 2012 JMB, Carcans 8

9 Solutions : Front de Pareto Front de Pareto def (t ref ) = a t n ref = A σ 0 ( σ MOR ) 1 N E t ref ν e σ 0 σ MOR SW = γ + α bio ( 1 λ f )SW m efr = a 1 λ f + a 2 ( 1 α bio α trec ) 1 λ f ( ) g Dominance f Espace des solutions Front de Pareto efr efr def (mm) SW (%) def (mm) SW (%) 13 avril 2012 JMB, Carcans 9

10 Des solutions équivalentes pour des formulations différentes λ m α bio k GRAN α frec k TRAIT Creep (mm) Swelling Efr 45% 21% 3 32% 2 1,0 2,8% 4,49 45% 8% 3 0% 2 1,0 2,4% 4,96 46% 0% 3 25% 2 1,0 2,3% 5,30 47% 9% 3 0% 2 1,0 2,3% 5,01 47% 0% 3 14% 2 1,0 2,2% 5,35 33% 0% 2 0% 2 1,0 2,7% 4,65 34% 16% 2 0% 2 1,0 2,9% 4,26 13 avril 2012 JMB, Carcans 10

11 Relations procédés - structure fonctions Analyse de la morphologie de milieux fibreux multiphasiques à structure enchevêtrée X Ray CT (ESRF, Nanotom Phoenix, Skyscan Xylomat) Développement de modèles probabilistes (collaboration Mines ParisTech) Expérimentation multi-échelles en physique / mécanique suivi de processus d endommagement par : imagerie X (ESRF, Nanotom Phoenix ICMCB, Skyscan Xyloforest GCE) stéréovision 2,5D (Holo3, Vic3D Xyloforest, GCE) Caractérisation 13 avril 2012 JMB, Carcans 11

12 Recyclage de PBB en fin de vie Livre de connaissances Déchet de bois Collecte trie Produit récupéré Produit trié Purification Prétraitement Produit purifié Produit traité Broyage Transformation matière Transformation énergétique Broyat du produit récupéré Produit transformé Utilisation Produit valorisé 13 avril 2012 JMB, Carcans 12

13 Livre de connaissances Cartes conceptuelles Fiches de connaissances Grille de lecture Champs d informations 13 avril 2012 JMB, Carcans 13

14 Carte conceptuelle un Produit récupéré à base de bois est-un est-caractérisé-par a-pour-parties Matériau à base de bois en fin de vie Spectroscopie à fluorescence x ou à absorption atomique du bois matériau des éléments de fixation des métaux lourds des substances chimiques des impuretés est-un : réflexive, transitive et antisymétrique a-pour-parties : non réflexives, antisymétriques et transitives prises isolément est-caractérisé-par : non-réflexives, non-transitives et antisymétriques 13 avril 2012 JMB, Carcans 14

15 Fiche de connaissance Texte Tableau Equation Graphique Son Film 13 avril 2012 JMB, Carcans 15

16 Thèses et postdocs en cours Eco-ingénierie des produits d origine végétale A. Lavalette (M. Danis / P. Castéra / R. Pommier) JJ. Randrianarimanana (C. Delisée / R. Pommier) H. Tran (C. Delisée / P. Doumalin), A. Jmal (M. Irle / F. Michaud / A. Ndiaye) I. Suciu (A. Ndiaye / B. LeBlanc) 13 avril 2012 JMB, Carcans 16