Mécanique des matériaux

Responsable : Benoit Vieille

Membres de l’équipe :  B. Vieille (PR), F. Barbe (MCF), C. Keller (MCF), L. Taleb (PR), M. Ben Azzouna (MCF) 

 

Ces activités font le lien entre les analyses et les développements sur les plans de la physique des matériaux (métaux, polymères, matériaux composites) avec les propriétés mécaniques en service, notamment à l’échelle macroscopique. Afin d'assurer ce lien sur la base d'une compréhension des mécanismes physiques mis en jeu et en s'appuyant sur les complémentarités d'expertise du département, les démarches multi-échelles et multi-physiques sont privilégiées, tant pour les analyses expérimentales que pour la modélisation. La compréhension fine des relations microstructure-propriétés alimente deux voies principales de développements : les lois de comportement destinées à la conception des structures et l’ingénierie de matériaux, en particulier par la voie de l’architecturation. L'intérêt est porté principalement sur les matériaux de structure, dans les conditions thermomécaniques complexes représentatives de leurs utilisations réelles, allant jusqu'aux conditions d'une exposition thermique extrême. 

 

Nos domaines d'expertise concernent l'élasto-visco-plasticité cyclique des matériaux, l’étude de l’endommagement et le comportement dans des environnements sévères, principalement des métaux et matériaux composites à matrice thermoplastique (TP). Les activités sont développées dans deux thématiques principales :

 

  1. La fabrication additive (métallique et polymère) :

     Les compétences développées pour l’étude des matériaux métalliques et composites seront exploitées pour l’étude des matériaux issus de la fabrication additive qui constituent aujourd’hui un axe fédérateur de recherche au sein de l’équipe et du GPM. Nos projets réalisés en collaboration avec des partenaires académiques normands et industriels, s’articulent autour de deux problématiques : (i) la compréhension du lien entre procédé, microstructure et propriétés mécaniques et (ii) le comportement mécanique de structures lattices architecturées. La présence d'industriels de premier plan (SAFRAN Nacelles, Zodiac Aerospace, Ariane Group, Thalès, Airbus Safran Launchers, Renault, Arkema, Dedienne Multiplasturgy...) en Normandie impliqués dans la FA permet d'inscrire les activités de recherche en FA du GPM dans une dynamique forte. Le partenariat initié en 2016 avec la société VolumE, acteur national majeur de la FA métallique, est par exemple essentiel car il implique la maîtrise des moyens de fabrication mais également un savoir-faire fondamental (facteur clef pour pouvoir optimiser les nombreux paramètres de fabrication et donc les propriétés mécaniques). 

     

  2. Le comportement au feu des matériaux pour l'aéronautique :

     Il s'agit d'une problématique émergente car très peu d'acteurs industriels et académiques disposent de moyens de caractérisation adaptés. Nous avons développé des moyens de caractérisation expérimentale dédiés à l'analyse multi-physique du comportement sous flamme des composites sollicités mécaniquement en adoptant une approche multi-échelle (micro-méso-macroscopique). Notre banc d'essais permettra à terme de reproduire le plus fidèlement possible les conditions en service critiques (incendie dans un environnement de moteur d’avion). Le caractère multidisciplinaire du projet (combustion, mécanique et chimie des matériaux) est traité via des collaborations avec le département Systèmes Désordonnés et Polymères, les laboratoires CORIA et LCMT.  Des collaborations initiées récemment avec Safran Nacelle et Daher confirment la pertinence des moyens/compétences développés et permettent de doter le GPM d’une expertise rare. De cette spécificité expérimentale doivent également émerger à court terme des modèles numériques permettant de prédire le comportement thermo-mécanique des composites organiques dans une large gamme de température (jusqu’à la décomposition thermique de la matrice et à l’oxydation des fibres).