Endommagement et durabilité des matériaux

Au sein du département Physique et Mécanique des Matériaux de l’Institut Pprime, les recherches qui relèvent de l’endommagement et de la durabilité des matériaux et des structures concernent majoritairement les domaines de l’énergie et des transports, notamment aéronautiques. Elles donnent lieu à de nombreuses collaborations industrielles (SAFRAN, AIRBUS, EADS, Thales, FAURECIA, DCNS, AIR LIQUIDE, EDF, CEA, AUBERT ET DUVAL, TOTAL, SOLVAY).

Les classes de matériaux étudiées sont les alliages métalliques (superalliages Nickel, Titane, Aciers hautes performances, Aluminium, issus de différents procédés dont la fabrication additive), les polymères (thermoplastiques, élastomères et résines thermodurs) et les composites (dans une forte proportion à matrice organique et plus récemment à matrice céramique) à renforts carbone, verre ou végétaux, sous forme de fibres continues, courtes, ou tissées.

Les objectifs scientifiques sont l’amélioration de la connaissance du comportement et de la prévision de la durabilité de ces matériaux dans des conditions proches des conditions d’usage. Ceci repose sur une forte activité expérimentale, mais également sur le développement de lois de comportement, implémentées ensuite dans des codes de calculs par éléments finis.

Un éventail de machines d’essais de capacités très larges permet de tester de très petites éprouvettes (e.g un composite monofilamentaire ou un fil métallique) jusqu’à des structures (e.g. réservoir de stockage d’hydrogène). Des expériences au plus proche des conditions d’usage y sont développées : chargement mécaniques complexes, thermomécaniques, fatigue-fluage, sous conditions isothermes ou anisothermes, sous environnement contrôlé (air, humidité, oxygène, dioxyde de carbone, hydrogène, vide), sous chocs,... Divers moyens d’observation (notamment par microscopie électronique et par tomographie par rayons X, y compris in-situ), de caractérisation mécanique locale (nano-indentation, mesures de modules de couches minces) et de caractérisation physique permettent d’accéder aux microstructures et aux micro-mécanismes d’endommagement.

Les analyses visent à relier le comportement et la durabilité des matériaux avec leur microstructure aux échelles pertinentes. Microstructures, expériences « modèles », analyse inverses d’essais par modélisation numérique fortement couplée, et méthodes numériques spécifiques sont conçues et mises en œuvre pour intégrer/identifier/découpler les multiples processus de déformation et d’endommagement rencontrés dans les situations complexes de service. L’objectif est de proposer des sources d’amélioration possibles des matériaux (défauts, précipitations, textures, surface, formulation, architecture,…), de construire des modèles prédictifs de comportement et durée de vie basés sur des paramètres physiques, et de mieux définir et maîtriser les domaines d’utilisation des matériaux.

Tout les moyens d'essais dans : Endommagement-et-durabilite-des-materiaux

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