FR2498761A1

FR2498761A1 - Procede d'identification, de comparaison et d'estimation de la compatibilite ou de la stabilite, de l'ouvrabilite ou de l'exploitation des systemes composites

Info

Publication number: FR2498761A1
Application number: FR8101329A
Authority: FR
Inventors: Gheorghe Dragan
Original assignee: INST CERCETARI CHIM
Current assignee: INST CERCETARI CHIM
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1982-07-30

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE DETERMINATION QUANTITATIVE DU COMPORTEMENT DE TOUT SYSTEME COMPOSITE AU COURS DE SON TRAITEMENT OU DE SON EXPLOITATION. CE PROCEDE PERMET LA DETERMINATION DE DEUX PARAMETRES RESULTANT DE LA CORRELATION, DANS UNE RELATION DE LINEARITE, DE DEUX GRANDEURS QUI CARACTERISENT LA REPONSE DU SYSTEME COMPOSITE DANS SON ENTIER OU D'UNE COMPOSANTE DE CELUI-CI, AVEC LA GRANDEUR D'UNE PERTURBATION DE TYPE GRADIN APPLIQUEE AU SYSTEME DE L'EXTERIEUR, OU DE LA CORRELATION DE DEUX GRANDEURS QUI CARACTERISENT LA REPONSE DE DEUX COMPOSANTES DISTINCTES DU SYSTEME COMPOSITE SOUMIS LUI AUSSI A UNE PERTURBATION EXTERNE DE TYPE GRADIN. LES DEUX PARAMETRES DEFINISSENT UNIVOQUEMENT LE COMPORTEMENT DU SYSTEME DANS LES CONDITIONS DE TRAITEMENT OU D'EXPLOITATION DETERMINEES PAR LA NATURE DE LA PERTURBATION EXTERNE APPLIQUEE ET ON PEUT AINSI ESTIMER LA COMPATIBILITE OU LA STABILITE ET L'OUVRABILITE OU L'EXPLOITATION DU SYSTEME COMPOSITE AINSI TESTE. CES PARAMETRES PERMETTENT L'IDENTIFICATION PAR LA COMPARAISON DU COMPORTEMENT DE DEUX SYSTEMES COMPOSITES TESTES SOUS DES CONDITIONS IDENTIQUES ET AUSSI L'EXPRESSION QUANTITATIVE DE LA STABILITE OU DE LA COMPATIBILITE RELATIVE D'UN SYSTEME COMPOSITE PAR RAPPORT A UN AUTRE SYSTEME PRIS COMME REFERENCE. APPLICATION A L'ANALYSE ET A L'IDENTIFICATION DE MATIERES THERMOPLASTIQUES OU AUTRES.

Description

L'invention concerne un procédé général d'estimation des paramètres qui définissent univoquement le comportement d'un système composite dans certaines conditions préétablies de traitement ou d'exploitation et,basé sur ces paramètres, le procédé est utilisé aussi pour l'identification et la comparaison de ce système avec d'autres systèmes composites en vue de sélectionner un système composite ayant un comportement optimum dans des conditions données ou d'optimiser les conditions de traitement ou d'exploitation d'un système donné.

On connalt des procédés pour caractériser des matériaux et en général pour tester des systèmes composites en vue de leur traitement ou de leur exploitation, ces procédés consistant en divers essais physico-mécaniques et diverses analyses chimiques et structurales, selon lesquelles on ne peut pas établir univoquement le comportement dcs systèmes étudiés dans les conditions de traitement ou d'exploitation, or, toute caractéristique de matériau est affectée par l'amplitude des tensions internes induites spécifiquement dans les conditions de traitement ou d'exploitation. Par exemple, la résistance au choc mécanique pour un matériau (déterminée conformément aux normes de méthode et/ou de matériau) caractérise le matériau à un moment donné, sant tenir compte de la cinétique d'évolution des tensions internes qui, en fait, affectent fortement le comportement au choc.On peut faire la même remarque pour toute autre caractéristique d'un matériau de nature composite, qui caractérise ce matériau du point de vue mécanique, électrique, magnétique, optique, etc. I1 existe aussi des modèles rhéologiques et viscoélastiques qui définissent le comportement mécanique de certaines catégories de matériaux , mais à part le fait qu'ils ne définissent pas ce comportement de manière univoque et qu'ils imposenttni:de complexe d'opération, ces modèles ont un caractère très limité.

Le procédé conformément à l'invention élimine les inconvénients qui viennent d'être mentionnés, par le fait qu'en vue de déterminer de manière univoque le comportement d'un système composite dans certaines conditions préétablies de traitement ou d'exploitation, il est basé sur la détermination d'une relation linéaire entre une grandeur caractéristique d'une fonction de réponse de ce système composite et la condition préétablie ou une autre fonction de réponse à une perturbation de type gradin appliquée au système et plus précisément sur la détermination de la relation linéaire correspondante affiné,dans laquelle la réponse du système composite est correlée aux conations préétablies et, en se basant sur les relations d'affinité ainsi établies, on pettidentifier le système composite par comparaison avec d'autres systèmes, en vue soit de sélectionner le système composite optimum pour des conditions données de traitement ou d'exploitation, soit d'optimiser ces conditions pour un système composite donné,l'obtention et le traitement de ces informations étant bassées sur l'utilisation de convertisseurs analogiques numériques adéquats, connectés à un système automatique de calcul statistique.

La fonction de réponse représente une grandeur physique caractéristique du système à étudier et qui peut etre mesurée dans le temps de manière continue ou discontinue.

Le système composite représente un système matériel de n' importe quelle nature pour lequel il existe au moins une fonction de réponse variable avec le temps comme résultat d'une perturbation externe de type gradin.

L'ensemble formé du système composite, du système de mesure d'une ou de plusieurs fonctions de réponse et du système de couplage du système composite à la perturbation externe de type gradin, forme le circuit energe- tique de traitement ou d'exploitation du système composite étudié. La perturbation externe consiste dans une variation avec le temps de type gradin, d'une valeur initiale d'équilibre à une valeur finale, d'un ou plusieurs paramètres qui définissent l'état thermodynamique du système composite.

Huit exemples non limitatifs de réalisation de l'invention vont être décrits ci-dessous en référence au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une courbe representant avec le temps de la fonction de réponse 91 (t) en système direct de mesure pour un système composite soumis à une perturbation de type gradin exprimée par le paramètre référencé par
U(t) variant d'une valeur initiale U. à une valeur finale Uf et qui définit la condition de traitement ou d'exploitation, la partie droite de la courbe représentant la variation dans le temps de la fonction de réponse e1 (t) pour l'expérience de relacnement dans lequel la perturbation appliquée initialement est annulée et revient à sa valeur initiale ; et
- la figure 2 est un ensemble de deux courbes représentant la variation dans le temps de la fonction de réponse en système de mesure differcntiel 8 (t) et respectivement, en système de mesure intégral Ei(t), pour un système composite d étudier, soumis aussi à une perturbation Uit) de type gradin variant d'une valeur initiale 'J. a une valeur finale d'équili- bre Uf.

Le système direct de mesure est représenté Far une fonction de réponse e1 (t) qui a une variation maximum dans le temps (c'est-à-dire une dérivée première e:trême) a l'instant initial t = O auquel on applique la pertibation externe de type gradin U(t).

Le système de mesure différentiel represente la fonction de réponse e (t) qui a une valeur extrême (maximum ou minimum) au bout d'une période
d de temps tm comptée à partir du moment initial t 5 0 auquel on applique la perturbation externe U(t) de type gradin.

Le système de mesure intégral représente la fonction de réponse e.(t) qui est proportionnelle avec l'intégrale de la fonction de réponse 8 (t) et qui présente une variation maximum dans le temps à un moment tel/2 localisé près de tm, à la suite de l'application au système de la perturbation de type gradin U(t).

Pour la perturbation de type gradin à laquelle le système composite est soumis, le transfert énergétique entre le système et le milieu ambiant est d'autant plus ample que le système composite est instable dans les conditions imposées. D'autre part, ce transfert énergétique est accompli différement par les composantes constitutives du système, de sorte que le degré d'instabilité du système composite dans son entier est directement correlé au degré de compatibilité de ces composantes. Ces deux caractéristiques sont déterminées quantitativement par les deux paramètres désignés dans la suite de la description par N et M et qui définissent la relation linéaire établie pour un circuit énergétique concret de traitement ou d'exploitation.

Le procédé conforme au premier exemple de réalisation de l'invention, prend en considération un système composite testé dans un système de mesure direct et pour lequel on peut établir deux types de relations d'affinité.

La relation d'affinité est une relation linéaire qui existe, pour un système composite, entre une valeur spécifique résultant de la conversion en temps d'une fonction de réponse e1(t) et la valeur spécifique d'une autre fonction de réponse e2(t) , ou une valeur spécifique d'un paramètre U(t) qui définit la perturbation de type gradin appliquée de l'extérieur, ces trois valeurs étant toutes déterminées dans le même circuit énergétique.

La fonction de réponse e1 (t) peut caractériser le comportement du système entier dans un système de mesure direct, ce qui veut dire que e1 (t) définit le système de mesure global. Dans ce cas, la conversion en temps de cette fonction de réponse peut être représentée par l'équation
el(t)= e10 (1 - e où e est le nombre de Neper et %représente la période de relaxation qui dirige la conversion de la fonction de réponse sous l'application de la perturbation U(t). I1 existe une relation similaire pour l'expérience de relachement, si l'on considère que la fonction de réponse e1 (t) commence avec la valeur initale #1R0 = #10 et varie de manière monotone vers une valeur limite résiduelle 8. de sorte que la conversion est dirigée par une autre période de temps mIR laquelle aussi est fonction des valeurs U. et
Uf. Dans ces conditions, on peut établir un premier type de relations d'affinité du type :

ou N et M sont des paramètres qui définissent de manière univoque la relation d'affinité et donc, le comportement du système composite dans les conditions appliquées.

Ce type de relation d'affinité existe aussi dans le cas des systèmes différentiels et intégraux de sorte que

on constate d'autre part, qu'il y a toujours au moins deux fonctions distinctes de réponse, e1(t) et e2(t), qui peuvent caractériser deux composantesdu même système de mesure direct différentiel ou integral. On peut etablir, dans ces conditions, un deuxième type de relations d'affinité entre les valeurs e et 62 correspondant aux deux fonctions de réponse par exemple
#1 = N #2 + M.

Ce type de relation d'affinité définit un système de mesure relatif.

Bien que les valeurs des paramètres (N, M) different dans le cadre des relations d'affinité mentionnées pour le même système composite, mais pour des fonctions de réponse différentes, leur signification peut etre définie en général, comme représenté dans le tableau I ci-après pour les deux types de relations d'affinité.

TABLEAU I

<tb> Système <SEP> de <SEP> mesure <SEP> affine <SEP> relatif <SEP> Système <SEP> de <SEP> mesure <SEP> affine <SEP> globale
<tb> #1 <SEP> : <SEP> amplitude <SEP> de <SEP> composante <SEP> 1 <SEP> Amplitude <SEP> d'une <SEP> composante <SEP> ou
<tb> <SEP> réponse <SEP> globale
<tb> #2 <SEP> <SEP> : <SEP> amplitude <SEP> de <SEP> composante <SEP> 2 <SEP> Perturbation <SEP> ou <SEP> valeur <SEP> de <SEP> saturation <SEP> d'une <SEP> composante
<tb> N <SEP> :<SEP> degré <SEP> de <SEP> compatibilité <SEP> ou <SEP> de <SEP> <SEP> Degré <SEP> de <SEP> compatibilité <SEP> ou <SEP> de <SEP> stabi <SEP>
<tb> stabilité <SEP> de <SEP> la <SEP> composante <SEP> 2 <SEP> par <SEP> lité <SEP> du <SEP> système
<tb> rapport <SEP> a <SEP> la <SEP> composante <SEP> 1
<tb> M <SEP> : <SEP> degré <SEP> de <SEP> compatibilité <SEP> ou <SEP> de <SEP> Degré <SEP> de <SEP> compatibilité <SEP> ou <SEP> de <SEP> stable <SEP>
<tb> stabilité <SEP> de <SEP> la <SEP> composante <SEP> 1 <SEP> par <SEP> lité <SEP> du <SEP> sytème <SEP> pour <SEP> des <SEP> conditions
<tb> rapport <SEP> à <SEP> la <SEP> composante <SEP> 2 <SEP> standard <SEP> de <SEP> traitement <SEP> ou <SEP> d'exploi
<tb> <SEP> tation
<tb> -M/N <SEP> :<SEP> degré <SEP> de <SEP> compatibilité <SEP> ou <SEP> Degré <SEP> d'ouvrabilité <SEP> ou <SEP> d'exploi
<tb> de <SEP> stabilité <SEP> de <SEP> la <SEP> composante <SEP> 2 <SEP> tation <SEP> à <SEP> degré <SEP> de <SEP> compatibilité <SEP> ou
<tb> à <SEP> l'amplitude <SEP> standard <SEP> de <SEP> la <SEP> de <SEP> stabilité <SEP> standard
<tb> composante <SEP> 1
<tb> <SEP> Degré <SEP> de <SEP> compatibilité <SEP> ou <SEP> de <SEP> se <SEP>
<tb> N <SEP> /M <SEP> :<SEP> bilité <SEP> à <SEP> un <SEP> degré <SEP> d'ouvrabilité <SEP> ou
<tb> <SEP> d'exploitation <SEP> spécifique
<tb>
Les deux situations pour lesquelles on établit les deux types de relations d'affinité sont priseen considération pour un groupe de matières plastiques, notamment : polycarbonate (PC), polystyrène (PS), polyéthylène de basse et haute densité (LDPE et HDPE), matériaux qui entrent dans la catégorie des thermoplastes.

Dans le premier cas, ces polymères sont soumis à un écoulement à l'état de coulée dans un rhéomètre capillaire à vitesse constante d'écoulement.

La période de temps de relachement déduite de la conversion en temps de la force d'écoulement avec la variation de celui-ci, de la valeur initiale à la valeur de saturation , à l'écoulement aussi bien qu'au relachement, constituent les termes d'une relation linéaire dans laquelle ces valeurs sont exprimées logarithmiquement.Les quatre polymères ont été testés à des valeurs spécifiques de température et à des vitesses de cisaillement, de sorte qu'on a obtenu les valeurs suivantes pour le paramètre N/M (tableau
II)
TABLEAU

<tb> <SEP> PC <SEP> PS <SEP> HDPE <SEP> LDPE
<tb> N/M: <SEP> 14,8#0,6 <SEP> 31#2 <SEP> 50#3 <SEP> 52#1
<tb>
On peut conclure, à partir de ces valeurs, exprimées en unités arbitraires, que dans certains régimes d'écoulement, ces matériaux sont de plus en plus instables ou incompatibles dans l'ordre suivant : PC, PS, HDPE et LDPE.

Dans le second cas, les matériaux ont été étudiés comme produits finis obtenus par injection dans des conditions spécifiques pour chacun d'eux. Par déformation à vitesse constante et température ambiante, on peut obtenir comme dans le cas précédent, les valeurs correspondantes pour le même paramètre (tableau III)
TABLEAU III

<tb> <SEP> PC <SEP> PS <SEP> HDPE <SEP> LDPE
<tb> 2 <SEP>
<tb> : <SEP> /N <SEP> : <SEP> <SEP> 19,2+0,4 <SEP> | <SEP> 36+1 <SEP> 52+1 <SEP> 56+2
<tb>
Ces valeurs indiquent le même ordre en stabilité, respectivement, compatibilité mécanique de ces matériaux, tout comme à l'état de coulée.

Tout comme le premier, le second exemple se rapporte au même groupe de matériaux. On soulève la question de sélectionner un certain matériau pour extrusion en coulée et/ou injection optimum. En testant ces matériaux dans le rhéomètre capillaire à des valeurs spécifiques aux vitesses de cisaillement qui simule le circuit énergétique de traitement, on peut déterminer les valeurs du paramètre -M/N en unités arbitraires (tableau IV) TABLEAU IV

<tb> <SEP> PC <SEP> PS <SEP> HDPE <SEP> LDPE
<tb> -M/N <SEP> : <SEP> 81+2 <SEP> 70+1 <SEP> 59+2 <SEP> 44+2
<tb>
Dans le système de mesure pris en considération, ces valeurs représentent les forces de saturation à l'écoulement pour la compatibilité, respectivement la stabilité standard.Les indices d'écoulement pris d'habitude en considération pour la sélection des matériaux thermoplastiques ne tiennent pas compte de la compatibilité de ces matériaux qui sont réalisés par traitement. Conformément à ces grandeurs, on peut utiliser les deux premiers matériaux pour l'extrusion et les autres pour l'injection.

Le troisième exemple de réalisation de l'invention se rapporte à l'optimisation des conditions de traitement par injection du HDPE ou d'un autre matériau thermoplastique, pour obtenir un produit fini ayant une stabilité mécanique optimum. On choisit, dans ce but, une machine à injection adéquate pour ce matériau et une matrice considérée standard (par exemple pour éprouvettes d'essai à traction) de sorte qu'on puisse effectuer sur les échantillons obtenus un test de déformation à la traction à vitesse constante, obtenant ainsi les valeurs pour le paramètre N2/M associé à chaque condition d'injection. On choisit ensuite les conditions pour lesquelles ce paramètre est optimum.

Le quatrième exemple se rapporte à la détermination de la stabilité à dégradation alcaline de l'hydrocellulose en fonction de la température.

On établit à partir de la conversion du processus de dégradation des divers matériaux à des températures différentes mais pour le même milieu aqueux alcalin, une relation d'affinité entre les valeurs logarithmiques de la période de relaxation et le saut de température imposé au système entier, d'une valeur initiale de la température sous laquelle le processus de dégradation est inhibé à une valeur finale à laquelle ce processus à lieu. Cette valeur initiale de la température s'identifie avec le point de congélation du milieu alcalin aqueux et est déterminé par régression linéaire à partir de la relation affine.

Le cinquième exemple de réalisation se rapporte à la sélection du type et/ou de la sorte de polyéthylèneen vue d'obtenir une compatibilité optimum entre la phase amorphe et la phase cristalline après chloruration dans un milieu choisi de suspension. Les échantillons de polyéthylène ddoruréobtenus sont traités, du point de vue thermique, par cuisson a différentes températures sous le point de fusion de la phase cristalline et on mesure les hauteurs des deux endothermes obtenues par analyse thermique différentielle en relation affine. Ces deux fonctions de réponse correspondent aux phases amorphe et cristalline dans ltéchantillon de polyéthylène chlorure.On a fait la caractérisation de deux types de polyéthylène ainsi testés dans le même milieu de chloruration, notamment LDPE et HDPE, pour lesquels on a obtenu respectivement N : 21,2 + 0,8 et 52 + 2, conformément a cette relation affine. La conclusion est que le premier échantillon est plus stable dans le processus de chloruration. Le problème peut être aussi considéré inversement, de manière similaire au troisième exemple, c'est-à- dire, en choisissant une sortie ou un type de polyéthylène pour optimiser le système de chloruration en vue d'obtenir une morphologie stable imposée.

Le sixième exemple conforme à l'invention, se rapporte a un système de mesure différentiel notamment l'oxydation thermique de phase amorphe du polyétbylène, mise en évidence par analyse thermique différentielle dans des conditions isothermes en atmosphère normale dans l'intervalle 210-2600C.

La période d'induction t pour l'exotherme de thermooxydation, satisfait la relation affine suivante
ln t = N In (T - T ) + M,
g ou T = - 370C représente la température de transition vitreuse de la phase
g amorphe du polyéthylène. Pour deux types de polyéthylène, HDPE et LDPE on a trouvé les valeurs suivantes des parametres N, M par régression linéaire conformément à la relation affine (R représente un coefficient statistique de corrélation) (tableau V)
TABLEAU V

<tb> <SEP> N <SEP> M <SEP> R
<tb> HDPE <SEP> - <SEP> (21 <SEP> + <SEP> 1) <SEP> 122 <SEP> + <SEP> 6 <SEP> 0,9972
<tb> LPDE <SEP> - <SEP> (22 <SEP> + <SEP> 1) <SEP> 127 <SEP> + <SEP> 7 <SEP> 0,9970
<tb>
On peut conclure, conformément à ces valeurs, que dans la limite de erreurs expérimentales, les phases amorphes de ces deux types de polyéthylène ont le même comportement dans le cadre du processus de thermooxydation.

Le septième exemple se rapporte au processus de cristallisation en fonction de la température du HDPE de la solution (I) et de la coulée (II).

Les deux comportements ont été étudiés par le système de mesure intégral en utilisant le même dispositif dilatométrique. En considérant la relation affine entre les périodes de relaxation t1/2 et le saut de température par rapport au point de fusion, ces deux valeurs étant exprimées logarithmiquement, on détermine les paramètres (N, M) conformément au tableau VI
TABLEAU VI

<tb> <SEP> N <SEP> M <SEP> N2/M
<tb> I <SEP> : <SEP> - <SEP> (233 <SEP> + <SEP> 4) <SEP> 530 <SEP> + <SEP> 16 <SEP> 33 <SEP> + <SEP> 1
<tb> II <SEP> :<SEP> - <SEP> (11,5 <SEP> + <SEP> 0,8) <SEP> 33 <SEP> + <SEP> 2,2 <SEP> 4,0 <SEP> + <SEP> 0,3
<tb>
Si on désigne par (N1, M1) et (N2, M2) les paramètres d'affinité correspondant aux deux systèmes de cristallisation, les rapports N1 /N2 et (N21/M1) / (N2/M2) ont les valeurs indiquées dans le tableau VII. Dans la limite des erreurs expérimentales, ces paramètres ont des valeurs égales pour le système II et il en résulte que la nature des processus impliqués dans la cristallisation de HDPE en solution est similaire à celle de la cristallisation en coulée du même échantillon.

TABLEAU VII

<tb> <SEP> N1/N2 <SEP> (N2 <SEP> /M <SEP> / <SEP> (N2 <SEP>
<tb> <SEP> , <SEP>
<tb> I: <SEP> 11 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> 8 <SEP> + <SEP> 2
<tb> Il: <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb>
On peut comparer, d'autre part, la valeur relative standard à ces processus de cristallisation en prenant en considération les paramètres N ou N/M dans les grandeurs indiquées dans le tableau VIII
TABLEAU VIII

<tb> <SEP> 1 <SEP> - <SEP> (N1/N2) <SEP> 1 <SEP> - <SEP> (N1/M1)/(N2/M2) <SEP>
<tb> I <SEP> :<SEP> - <SEP> (10 <SEP> + <SEP> 3) <SEP> - <SEP> (7 <SEP> + <SEP> 2)
<tb> Il <SEP> : <SEP> O <SEP> O <SEP>
<tb>
Les deux valeurs obtenues sont elles aussi égales dans la limite des erreurs expérimentales et expriment le fait que le système de cristallisation de HDPE à partir de la coulée est plus stable que la cristallisation a partir de la solution.

Le huitième exemple se rapporte à trois morphologies de nickel (Ni) obtenues par cuisson à différentes températures, mais basées sur des échantillons de pureté différente et des traitements initiaux différents.

On designe par Ni I, l'échantillon à morphologie obtenue à partir d'un matériau de 99,90 % de pureté, par Ni II celui obtenu à partir d'un matériau d'une pureté initiale de 99,990 % et Ni III celui obtenu à partir d'un matériau
d'une pureté de 99,990 % mais refondu par faisceau d'électrons.

Le système affine choisi correle les valeurs logarithmiques des dimensions d'équilibre des granules à différentes températures de cuisson et le saut de température appliqué pour la cuisson par rapport au point de fusion.

On donne dans le tableau IX les valeurs des rapports N/N0 et (N/M) / (N0/M0) en considérant (N0,M0) comme standard pour Ni I.

TABLEAU

<tb> <SEP> N/N0 <SEP> (N2/M)/ <SEP> (N0/M0) <SEP>
<tb> Ni <SEP> I <SEP> : <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Ni <SEP> II <SEP> : <SEP> 0,976 <SEP> 0,940
<tb> Ni <SEP> III <SEP> : <SEP> 1,357 <SEP> 1, <SEP> 420
<tb>
Ces valeurs indiquent que la formation des granules par cuisson sont des processus identiques pour toutes les morphologies de nickel prises en considération. L'amplitude de ces processus exprimée par rapport à l'échantillon Ni I est exprimée dans le tableau X par les paramètres pris en considération dans l'exemple précédent.

TABLEAU X

<tb> <SEP> 1 <SEP> - <SEP> (N/No) <SEP> 1 <SEP> - <SEP> (N2/M) <SEP> i <SEP> <SEP> (No/Mo) <SEP>
<tb> Ni <SEP> I <SEP> O <SEP> 0
<tb> Ni <SEP> II <SEP> : <SEP> + <SEP> 0, <SEP> 024 <SEP> + <SEP> 0,060
<tb> Ni <SEP> III <SEP> : <SEP> J <SEP> - <SEP> 0,357 <SEP> - <SEP> 0,420
<tb>
Les valeurs ainsi obtenues sont elles aussi égales deux par deux, dans la limite des erreurs expérimentales et indiquent le fait que les trois morphologies peuvent être ainsi ordonnées par la croissance du degré de stabilité dans le processus de formation des granules avec la température:
Ni III, Ni I, Ni Il.

La mise en oeuvre du procédé selon l'invention présente les avantages suivants
- elle met en évidence la nature composite de n'importe quel système ;
- elle permet l'évaluation quantitative du degré de compatibilité, ou de stabilité et d'ouvrabilité ou d'exploitation de n'importe quel système composite dans n'importe quel circuit énergétique choisi pour le traitement ou l'exploitation ;;
- elle permet l'optimisation d'un circuit énergétique de traitement ou d'exploitation en vue d'atteindre les performances imposées à un système composite donné
- elle permet la sélection d'un système composite en vue d'obtenir des performances optima dans un circuit énergétique de traitement ou d'exploitation donné
- elle permet l'extrapolation du comportement d'un système composite dans un circuit de traitement ou d'exploitation pour des conditions pour lesquelles, d'un point de vue expérimental, on ne connaît pas ce comportement ;
- elle permet la détermination des conditions de traitement ou d'exploitation dans un circuit énergétique donné pour lequel le comportement d'un système composite supporte des modifications en ce qui concerne la nature des processus impliqués dans la transformation ; ;
- elle permet l'identification d'un système composite en comparant son comportement par rapport aux autres systèmes composites du même circuit énergétique de traitement ou d'exploitation ;
- elle permet de determiner la stabilité ou la compatibilité d'un système composite par rapport a un autre système composite considéré standard dans un circuit énergétique de traitement ou d'exploitation.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination du comportement, en traitement ou en exploitation, des systèmes composites, caractérisé en ce qu'en vue d'établir de manière univoque le comportement d'un système composite dans un circuit énergétique de traitement ou d'exploitation, il consiste à établir une rela tion d'affinité ayant la forme #1 = N#2 + M entre deux valeurs caractéristiques

W et 92 mesurées normalement ou logarithmiquement à partir de la variation

2 avec le temps de deux fonctions distinctes de réponse o1 (t) et respectivement 82 (t), variations résultant de l'application d'une ^rturbation externe de type gradin, au système composite dans le circuit énergttique pris en consi dération, ou entre une valeur caractéristique il de la variation avec le temps d'une fonction de réponse il (t) à la perturbation externe de type gradin appliquées au système composite dans un circuit énergétique et la valeur de cette perturbation, 62 = |Uf - Ui| , mesurée par un paramètre thermodynamique

U (t), les deux grandeurs étant exprimées logarithmiquement, de sorte que les paramètres N et M définissent univoquement ce comportement et sont déterminés statistiquement nar la corrélation des paires de valeurs (#1, #2) obtens sur des circuits énergétique au moment initial de l'application de la perturbation externe, mais pour différentes valeurs des grandeurs finales U f du paramètre

U (t) et pour la même valeur initiale Ui, les valeurs (# 1, #2) étant mesurées en utilisant des convertisseurs analogiques munériques lesquels commandent automatiquement l'application de la perturbation externe au circuit énergétique pris en considération.

2. Pus cédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue de déterminer la valeur initiale U. du paramètre U (t) qui mesure la perturba

externe l tion/du type gradin appliquée au système composite dans un circuit énergétique de traitement ou d'exploitation, il consiste à utiliser la relation affine en systeme de mesure global de sorte que, par des méthodes statistiques de régression linéaire appliquées aux paires de valeurs (812 02) on obtient la valeur U. pour laquelle la relation affine est satisfaite de façon optimale.

3. Procédé selon la revendication 1/ caractérisé en ce qu'en vue de déterminer les paramètres N et M qui définissant univoquement le comportement d'un système composite dans un circuit énergétique de traitement ou d'exploitation, il consiste à établir une relation affine dans un système de mesure relatif basé sur la corrélation linéaire des grandeurs de saturation correspondant à deux fonctions distinctes de réponse du système composite étudié, comme résultat de l'application d'une perturbation de type gradin.

4. Procédé selon la revendication 1. caractérise en ce qu'en vue de déterminer les paramètres N et M qui détlinaiÎ relation affine dans un circuit de traitement ou d'exploitation associé à un système de mesure direct, il consiste :

a) à établir la relation affine entre la période de relaxation de la conversion d'une fonction de réponse et la valeur de la perturbation de type gradin, les deux grandeurs étant exprimées logarithmiquement ; ou

b) à établir la relation affine entre la période de relaxation de la conversion d'une fonction de reponse à la perturbation de type gradin et la variation de la valeur initiale à la valeur de saturation de la même ou d'une autre fonction de réponse, les deux étant déterminées en systèmes de mesure directe dans le même circuit énergétique à la meme grandeur de la perturbation appliquée, et exprimées logarithmiquement.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en vue de déterminer la période de relaxation r, de la conversion d'une fonction de réponse 81 (t) en une valeur de saturation e10 dans le système de mesure direct, il consiste

a) à déterminer la période de relaxation comme mesure de la valeur extrême (minimum ou maximum) de l'inverse de la dérivée première de la fonction de réponse dans l'intervalle de temps compris entre le moment initial de l'application de la perturbation de type gradin au moment où la valeur de saturation est atteinte ; ou

b) à déterminer la période de relaxation de la fonction de réponse comme période de temps comprise entre le moment initial et le moment pour lequel la fonction de réponse atteint la moitié de la valeur comprise entre la valeur initiale et la valeur de saturation ; ou

c) à déterminer la période de relaxation comme période de temps comprise entre le moment initial et le moment où la fonction de réponse atteint la valeur de saturation ; ou

d) à déterminer la période de relaxation comme mesure de la valeur de saturation de la fonction de réponse ; ou

e) à déterminer la période de relaxation conformément à la relation t 1 = t i ln 10 / el - 91 (t) ), pour n'importe quel momenttcowpris entre le moment initial et le moment où la fonction de réponse atteint la valeur de saturation, tenant compte du fait que la valeur de la fonction de réponse au moment initial est zéro.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en vue de déterminer la période de relaxation # IR dans un système de mesure direct, il

IR consiste à utiliser la conversion de la fonction de réponse 91R (t) qui caractérise le relachement du système, à partir du moment de l'annulation de la perturbation externe appliquée au système après que la valeur de saturation 810 a été atteinte par la fonction de réponse e1 (t), jusqu'à ce qu'on atteigne la valeur de saturation résiduelle 8 la fonction e1 (t), caractérise la réponse du système composite dans le même circuit énergétique du moment de l'application de la perturbation externe jusqu'au moment où la valeur de saturation H1 est atteinte, de sorte que la fonction de relaxation

QlR(t) est déterminée par e rapport, exprimé ilogarithmiquement, entre la valeur de saturation 10 et la fonction de réponse e1 O1(t)

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'en vue de déterminer la valeur résiduelle 8100 de la fonction de réponse O1R(t), qui caractérise le relachement du système composite dans un circuit énergétique de traitement ou d'exploitation après l'annulation de la perturbation externe appliquée au système, il consiste à utiliser la relation H1pt = íO e A, où e représente le nombre de Neper, A = IR (t) / (1 - e SR) et

t IR la période de relaxation de celle-ci.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue de déterminer les paramètres N et M qui définissent la relation affine associée à un système de mesure différentiel, il consiste à établir une relation affine par la corrélation linéaire de la période de temps du moment initial de l'application de la perturbation de type gradin, au moment où la fonction de réponse différentiel à une extrême, maximum ou minimum et la valeur de la perturbation de type gradin appliquée, les deux valeurs étant exprimées logarithmiquement.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en vue de déterminer les paramètres N et M qui définissent la relation affine dans un système de mesure intégral, il consiste

a) à établir la relation affine entre la période de relaxation de la conversion d'une fonction de réponse de type intégral et la valeur de la perturbation de type gradin, les deux valeurs étant exprimées logarithmiquement ; ou

b) à établir la relation affine entre la période de relaxation de la conversion d'une fonction de réponse de type intégral et la variation de la fonction de réponse prise en considération ou d'une autre fonction qui caractérise la réponse à la même perturbation, de la valeur initiale à la valeur de saturation, les deux grandeurs corrélées étant exprimées logarithmiquement.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'en vue de déterminer la période de relaxation de la conversion d'une fonction de réponse en systeme de mesure intégral, il consiste :

a) à déterminer la période de relaxation comme période de temps du moment initial de l'application de la perturbation externe de type gradin, jusqu'au moment où la fonction de réponse atteint la valeur extreme, maximum ou minimum de la dérivée première par rapport au temps dans le domaine d'existence de la fonction de réponse ; ou

b) à déterminer la période de relaxation par la détermination de la période de temps s'écoulant entre le moment initial et le moment où la fonction de réponse atteint la moitié de la valeur comprise entre la valeur initiale et la valeur de saturation ; ou

c) à déterminer la période de relaxation par la détermination de la période de temps s'écoulant entre le moment initial et le moment où la fonction de réponse atteint la valeur finale de saturation ; ou

d) à déterminer la période de relaxation par la détermination de la variation de la fonction de réponse entre la valeur initiale et la valeur de saturation.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 10, carac térisé en ce qu'en vue de comparer quantitativement le comportement de deux systèmes composites, il consiste à comparer deux grandeurs dérivées des paramètres (N1, M1) et (N2, M2) qui définissent les relations affines correspondant aux deux systèmes composites dans le même système de mesure, notamment les rapports N1/N2 et (N1/M1) / (N2/M2) , de sorte que si la différence de ceux-ci se trouve sous la limite admissible des erreurs expérimentales associées à-la détermination de ceux-ci, on considère que les deux systèmes composites comparés ont des comportements identiques et l'un des rapports (1 - (N1iN2) J (1 - (N2/,1 (N21iM1) / (N2/M2) ) ou l'inverse de celui-ci, qui est sous-divisé, represente une mesure de la probabilité, normalisée à l'unité, de l'identité du comportement de ces systèmes composites comparés.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à ll carac térisé en ce qu'en vue de déterminer la valeur du degré relatif de stabilité ou de compatibilité d'un système composite caractérisé par les paramètres (N, M) par rapport à un autre système composite caractérisé par les paramètres (Ng, Mo) les deux systèmes composites étant caractérisés dans les mêmes systemes de mesure, il consiste à déterminer des grandeurs dérivées des paramètres affines, notamment l - (N/No) et/ou 1 - (N2 iM) i (No/Mo) de sorte que si les valeurs de ces grandeurs sont négatives, le système comparé à un comportement plus instable ou plus imcompatible par rapport au système de comparaison et que si ces valeurs sont positives, le comportement est plus stable ou plus compatible, pour le circuit énergétique de traitement ou d'exploitation pris en considération.