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Marie-Fraise Ponge

Docteur en mécanique des fluides

Je suis actuellement Attachée Temporaire d’Enseignements et de Recherches. Je travaille sur les perspectives ouvertes par ma thèse.

J’ai réalisé mon doctorat dans le cadre du projet INnovative composite MATerials en collaboration avec AIRBUS OPERATIONS (financement Fond Unitaire Interministériel).

Contact : mariefraise.ponge gmail.com

Activités de recherche

Titre de la thèse : Propagation d’ondes élastiques dans des multicouches autosimilaires : application aux matériaux composites stratifiés renforcés de fibres de carbone http://thesesups.ups-tlse.fr/1677/

Directeurs de thèse : Vincent GIBIAT et Xavier JACOB

Date de Soutenance :20 juin 2012

Lieu de Soutenance :Université Toulouse III – Paul Sabatier

Membres du jury :
Président : Michel Castaings - I2M – Université Bordeaux 1
Rapporteurs :
Arnaud Tourin - Institut Langevin, EPSCI Paris
Mabrouk Ben Tahar - Laboratoire Roberval, UTC Compiègne
Examinateur : Claude Depollier - LAUM, Université de Maine, Le Mans

Résumé :

Les matériaux composites renforcés de fibres de carbone sont largement utilisés dans l’industrie. L’association de leurs propriétés de drapage avec le concept d’autosimilarité permet de créer des matériaux innovants. Nous étudions numériquement et expérimentalement la propagation des ondes élastiques dans ces milieux. Un code de calcul unidimensionnel permet de comparer structures périodiques, désordonnées et autosimilaires. Il montre que l’autosimilarité des arrangements apparaît dans la transmission acoustique. L’étude expérimentale ultrasonore d’échantillons composites carbone/PEEK et l’algorithme de la matrice de raideur modélisant la propagation des ondes dans ces matériaux, montrent que les empilements autosimilaires créent des irrégularités déterministes favorables à la réduction de la transmission acoustique.

Abstract :

Fiber reinforced composites are more and more used in industry. The association of their draping properties with self-similarity allows to create innovative materials. Elastic wave propagation of in such media is numerically and experimentally studied.

The Cantor’s set and the Fibonacci sequence generate self-similar structures. Moreover, stratified fiber reinforced composites are constituted by a draping of orthotropic plies. Multilayered Cantor and Fibonacci stacks are manufactured. Self-similarity is applied on geometry and on plies orientation.

Periodic, disordered and self-similar structures are compared thanks to a unidirectional numerical model based on a transfer matrix formalism. It shows that stacks self-similarity influences the acoustic transmission properties. Self-similar stacks transmission coefficient presents a self-similar shape and behavior. It is demonstrated that self-similar structures possess periodic and disordered media properties. They combine band-gaps and localization phenomena. Ordered and self-similar samples are then experimentally compared through ultrasonic measures. Experimental transmission coefficients, phase velocities end attenuations indicate that the more disorder there is, the lower the global transmission is and the higher the intrinsic attenuation is. Finally, elastic waves propagation is computed thanks to the stiffness matrix algorithm. It is shown that self-similar structures create deterministic irregularities enhancing the drop of the acoustic transmission and the increase of attenuation. The homothetic dimension allows to adapt the ratio heterogeneities and wavelength to optimize the self-similar stacks.

Congrès, colloques et groupes de recherches

Ponge M.-F., Jacob X., Gibiat V., « Acoustic waves in quasi‐periodic multi‐layered media » , Proceedings of 20th International Congress on Acoustics, 23–27 August 2010, Sydney, Australia [http://www.acoustics.asn.au/confere...]

Ponge M.-F., Jacob X. et Gibiat V., « Numerical and experimental characterization of pre-fractal anisotropic stacks », Acoustics 2012, Nantes,23-27 Avril 2012.

Ponge M.-F., Jacob X. et Gibiat V., « Propagation d’ondes acoustiques dans des matériaux multicouches anisotropes auto-similaires (modèle complet) », Journées d’Acoustique Physique, Sous-marine et Ultrasonore, Lille, 8-10 Juin 2011.

GDR Ultrasons (GDR 2501), 21 – 25 Mai 2012, Ile d’Oleron : Wave propagation in complex media for quantitative and non destructive evaluation.

Activités d’enseignement :

J’ai réalisé mon service d’enseignement en L3 et M1 des filières ENergétique de l’HAbitat et GCGéo, à raison de 64h (EQ TD) pendant 3 ans et d’une demi service d’ATER (96h EQ TD).

TP de Thermodynamique/Thermique : Conduction thermique de matériaux isolants et conducteurs, Changement de Phase, Machine Frigorifique et Pompe à chaleur, Rayonnement.

TP Acoustique : Corde vibrante, Analyse de son à l’aide du logiciel SoundForge, Ultrasons, Tube de Kundt.

TP Mécanique des Fluides : Impact d’un jet sur un obstacle, Pertes de charges régulières le long d’une conduite, Mesure de débit par perte de charge (rotamètre, diaphragme, tube de venturi), Pertes de charges par des singularités.

TP Analyse Numérique : Résolution d’équations 1D et 2D aux dérivées partielles par différences finies : schéma implicites et explicites, méthode de relaxation, méthode de Runge-Kutta, méthodes itératives, résolution par transformée de Fourier.

TD Ondes et vibrations :Vibrations, systèmes masse-ressort, ondes dans les fluides.

TD Mécanique des fluides : Rappel sur les opérateurs, statique et cinématique des fluides.

TD Mécanique des Milieux Continus : Méthode de résolution d’un problème plan par la fonction d’Airy, théorie des poutres, barrage.

Pour plus de précisions sur mon parcours, voici mon CV.