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Recherche - Valorisation

Modélisation robuste, basée sur une description fine des mécanismes, de matériaux composites sous chargement complexe

le 2 février 2012
15H00

Emmanuel BARANGER Chargé de Recherche au CNRS, LMT-cachan UMR 8535

Emmanuel BARANGER

Emmanuel BARANGER

Depuis leur introduction dans les années 70, les composites ont vu leur part augmenter de manière importante dans l'industrie aéronautique. On parle désormais de 50% en masse dans la construction d'un avion.

En effet, les excellentes propriétés mécaniques spécifiques des matériaux composites en font de bons candidats afin d'alléger les structures à performance équivalente. Ils apparaissent d'ailleurs de plus en plus dans des zones fortement sollicitées.

Afin d'augmenter encore les performances de ceux-ci, les microstructures sont de plus en plus travaillées en fonction des performances désirées (absorption d'énergie, durabilité, cicatrisation...).

Dans le contexte de la construction aéronautique civile, ceci est à mettre en relation avec le coût de développement de telles structures. Celui-ci réside dans la fabrication et l'optimisation de la structure ce qui nécessite souvent de nombreux lots de fabrication différents mais aussi dans la campagne de certification principalement expérimentale.
Dans ce contexte, les travaux présentés portent sur la modélisation du comportement de matériaux composites. Les modèles développés doivent prendre en compte des chargements complexes, c'est à dire multi-physiques (mécanique, thermique, chimique) et permettre une extrapolation. C'est le cas lors de l'optimisation d'un nouveau matériau ou de la prédiction de la durée de vie d'une pièce (50 000h pour un moteur civile), l'approche purement expérimentale étant rapidement très couteuse. Les modèles développés tentent de décrire les différents mécanismes de dégradation à l'échelle de leur compétition afin d'assurer une certaine robustesse aux prédictions.

Cette démarche est illustrée sur trois exemples : la modélisation d'une âme sandwich pour l'optimisation au choc de celle-ci, la modélisation du comportement en compression de composites à matrice organique et la modélisation de la durée de vie de composites à matrice céramique auto-cicatrisante. Le premier cas permettra d'illustrer l'importance de ne pas confondre les mécanismes, ici le comportement non-linéaire du matériau d'âme et les défauts géométriques guidant le flambage. Le deuxième illustrera le changement d'échelle permettant de passer d'un modèle à l'échelle des fibres à celui du pli élémentaire tout en préservant la dépendance au défaut et les énergies en jeu. Le troisième illustrera l'importance d'un modèle multi-physique dans le développement d'un nouveau matériau (compréhension, définition d'essais pertinents...), son identification et le dialogue entre les différents acteurs.

En perspective, la problématique de la certification majoritairement basée sur une approche expérimentale sera discutée notamment dans le cas de chargements multi-physiques sur des temps longs.

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Type :
Séminaires - conférences
Lieu(x) :
Campus de Cachan


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