Mécanique des Matériaux et des Structures

MMS


Responsable : .......

Permanents : Evelyne Herve - Mireille Tixier - Stéphanie Basseville


Les activités d'étude de cette action de recherche concernent principalement les composites, matériaux et structures, considérés ici dans leurs différents aspects, problématiques et applications. Les thèmes abordés sont en particulier les suivants :

  1. Méthodes de calcul et modélisation de l'anisotropie, pour l'élasticité et pour des phénomènes non élastiques. Des recherches sont menés pour une représentation mathématique plus efficace de 'anisotropie; ces recherches, concernant dans le passée exclusivement l'élasticité bidimensionnelle,ont eu comme résultats principaux :
    1. la découverte de l'existence de classes spéciales d'orthotropie (avec l'orthotropie R0),découverte récemment reprise et étendue à l'élasticité tridimensionnelle par une autre équipe européenne;
    2. une nouvelle formalisation mathématique unifiée pour tous les problèmes de conception des stratifiés par rapport aux propriétés élastiques ;
    3. une nouvelle représentation des tenseurs plans du type de la piézo-électricité, avec découverte de l'entier ensemble des invariants. Les directions de développement concernent : l'extension de ces résultats à des problèmes non élastiques bidimensionnels (endommagement, rupture) et l'obtention d'une représentation tensorielle générale nouvelle,analogue à celle utilisée en dimension deux, pour les problèmes à trois dimensions.

  2. Modèles et méthodes d'homogénéisation du comportement des matériaux composites. Cette thématique aborde l'autre grand aspect des matériaux composites, l'hétérogénéité du comportement. L'accent est mis sur les méthodes et modèles d'homogénéisation, en particulier pour tous les matériaux de type inclusion/matrice. Différents types de comportement sont pris en compte : élastique, visco-élastique, elasto-plastique etc. Les applications possibles concernent de nombreux matériaux : polystyrène expansé, béton, composites nano-renforcés etc...

  3. Méthode de conception optimale des composites, matériaux et structures. Cette thématique, indépendante mais aussi transversale par rapport à d'autres thématiques, comme la suivante, a donné dans le passé un certain nombre de résultats intéressants, par application de la méthode polaire combinée aux algorithmes génétiques. Les études, qui ont concerné dans le passé d'abord le comportement élastique et ensuite celui hygro-thermo-élastique et plus récemment celui piézo-électrique, continuent actuellement vis-à-vis de situations ultimes pour les structures stratifiés en composite : flambage, endommagement, rupture. Le premier objectif est celui de progresser dans la réalisation d'un outil d'aide (le code BIANCA) à la conception de stratifiés en composite, qui soit un outil capable de faire la conception optimale globale automatisée d'un stratifié. Successivement, on souhaite utiliser cet outil dans la conception de structures constituées de stratifiés en composite. Une autre idée qui est à l'étude est le développement d'une méthode d'optimisation topologique nouvelle, mais dans ce cas l'idée doit être totalement développée.

  4. Modélisation, analyse et conception de structures à contrôle actif (matériaux composites piézoélectriques). Cette thématique concerne les structures et matériaux dits « intelligents », dont les applications sont nombreuses dans différents secteurs (aérospatial, automobile, mécatronique etc.). L'apport spécifique du groupe MMS est plutôt dans la modélisation et la conception des matériaux et des structures composites à comportement complexe, avec prise en compte des couplages multi-physiques pour une conception optimale vis-à-vis de certains objectifs, par exemple en ce qui concerne le contrôle de forme en prenant en compte les couplages mécanique (p. ex. membrane-flexion dans les stratifiés) et électro-mécanique et la présence, éventuelle, de configurations d'équilibre multi-stables.

  5. Modélisation et analyse, numérique et expérimentale, d'assemblages de composites (joints collés). Les structures en composite ont un point faible connu, celui des jonctions. Les joints collés répondent bien à nombre de problèmes, mais ils en posent d'autres: difficulté de modélisation, de caractérisation, d'évaluation de la tenue dans le temps, de la sensibilité à l'environnement physique. Ici, l'attention est portée surtout sur l'analyse par modélisation numérique et par analyse expérimentale de la tenue des joints collés. Il apparaît évident que le groupe est impliqué surtout dans des recherches à caractère théorique et numérique portant sur des aspects de modélisation mécanique et de méthodes de calcul et conception des composites, matériaux et structures. La réalisation d'outils numériques pour les recherches propres à l'équipe est, de fait, une caractéristique constante; dans ce sens, plusieurs chercheurs de l'équipe sont déjà impliqués dans la réalisation d'outils numériques (codes de calculs aux éléments finis, programme d'analyse des stratifiés ou d'homogénéisation des matériaux, algorithmes d'optimisation structurale etc.). Finalement, depuis peu de temps, l'équipe s'est dotée d'une unité de recherche expérimentale, par l'acquisition de matériel nécessaire à effectuer des tests de caractérisation des matériaux et des assemblages collés.

    Valid XHTML 1.1! Created by XEmacs!