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Ce document est un rapport d’étude qui présente les travaux effectués par l'équipe Assemblages Soudés (AS) du LMGC (Univ. Montpellier - CNRS, UMR 5508) dans le cadre du projet ANR Nemesis (Projet ANR-17-CE08-0036 du Programme AAPG 2017). Il s’agit d’une étude expérimentale réalisée principalement au cours du post-doctorat de Nicolas Blanc. Le but de cette étude est de pouvoir observer la solidification et le comportement du bain de soudage in-situ pour deux types d’alliages d’intérêt industriel : l’acier 316L et l’acier 22MnB5, intéressant de façon prioritaire respectivement EDF et Arcelor Mittal, partenaires du projet ANR. Les expériences doivent permettre d’obtenir des informations sur la taille et la forme du bain, sur les écoulements existants en son sein et sur le processus de solidification. Pour cela un dispositif similaire à celui utilisé par Alexis Chiocca [1] est utilisé. Le document est organisé autour de quatre chapitres. Le premier est dédié à un succinct état de l’art afin de rappeler le contexte scientifique général et l’utilité des observations réalisées dans la compréhension des phénomènes de solidifications pendant le soudage. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation du dispositif expérimental spécifiquement conçu pour ce type de mesures et à la présentation des méthodologies d’étude. Les deux derniers chapitres sont consacrés à la présentation des résultats obtenus respectivement pour l’acier inoxydable 316L et les alliages 22MnB5.

The energy efficiency of dry fine grinding process of powders dramatically declines with decreasing particle size, and represents a growing concern in various cutting-edge technical applications for pharmaceutical and cosmetic products, advanced-ceramics, and food industry. In this paper, we report on a detailed experimental analysis of the long-term grinding behavior of silica sand as a model material in an oscillatory ball mill for a broad range of the values of vibration frequency and amount of powder. We show that the re-agglomeration of fine particles unambiguously explains the anomalous increase of grinding power consumption. We also find that the agglomeration phenomena are correlated with the volume fraction of the class of finest particles. A nonlinear comminution model is shown to capture this effect for the prediction of the evolution of the specific surface area.

By means of Peridynamic simulations [1], we investigate the breakage mechanics of particles under he action of external forces. The particles have an internal texture composed of a distribution of cleavages (micro-cracks), representing the natural inhomogeneity of the particles. Mechanical tests were performed on 2D disks under quasi-static diametral compression for different particle sizes and distributions of microcracks [2]. The evolution of yield stress with diameter and the probability of failure in terms of Weibull distributions are investigated. A floodfill algorithm capable of determining the fragment size distribution after failure allows us toanalyse the median fragment size as a function of the initial density of cleavage. We employ the same methodology to quantify the effect of the impact energy by varying either the mass or the velocity of an impactor.References[1] X. Frank, J.-Y. Delenne, S. Nezamabadi, F. Radjaï, Strength and fracture of porous, granular and cellular materials by peridynamic simulations, submitted.[2] N. Blanc, X. Frank, C. Mayer-Laigle, F. Radjaï and J.-Y. Delenne, Peridynamics simulation of the comminution of particles containing microcraks, EPJ Web of Conferences 140, 07018 (2017)

Although grinding is a widespread operation in industrial processes, it remains poorly understood. The properties of the resulting particles and the milling efficiency not only depends on material properties and loading dynamics, but also on the stress transmission from the grinder to the particles [1]. The development of grinding technologies has followed to a large extend an empirical know-how and many efforts are still needed to better understand the comminution of particles. This objective can only be achieved by increasing the knowledge of the phenomena occurring during the milling in particular the competitiveness between the fragmentation and the agglomeration phenomena [2].In this work, the key parameters influencing comminution mechanisms and the energy efficiency for grinding are investigated based on an extensive experimental study in different grinding devices. An energy evolution inspired by Rittinger model but taking into account the agglomeration phenomena was proposed and used to compare the milling of mineral, vegetal and their co-milling.