Axe 1 Caractérisation multiphysique – changement d’échelle

Les verrous de cet axe résident dans le développement de méthodes expérimentales in-situ et/ou prenant en compte un chargement complexe (thermo-chimio-mécanique). La principale difficulté de l’approche expérimentale consiste à découpler les effets de chaque type de sollicitation. De plus, il est nécessaire de développer de nouvelles méthodologies expérimentales afin de passer de la caractérisation à la compréhension du comportement du matériau. Pour ce faire, les méthodes d’homogénéisation sont un réel atout mais une phase de développement reste nécessaire afin de prendre un compte le comportement multiphysique et différé (viscosité) des matériaux.  En outre, les techniques d’homogénéisation actuelles se doivent d’être développées dans le cadre des matériaux à la microstructure complexe, notamment en ce qui concerne la mécanique de la rupture. 

Afin de lever ces verrous, l’objectif est de renforcer la compréhension des relations entre évolution microstructurale et réponse mécanique en couplant les approches expérimentales et les techniques d’homogénéisation ou de simulations probabilistes. En ce qui concerne le volet expérimental, des essais mécaniques in situ sous tomographie RX vont permettre de suivre l’évolution d’un matériau ou d’une structure en cours de chargement. En outre, bien que déjà présents au laboratoire, l’idée est de continuer de développer les essais couplés (thermomécanique-chimiomécanique…) ainsi que des protocoles expérimentaux permettant de faire le lien entre microstructure et réponse mécanique.

Concernant des aspects numériques, ces analyses vont permettre de reconstruire un VER hautement représentatif du matériau. L’ambition est également d’augmenter la capacité prédictive des propriétés multiphysiques et du comportement non-linéaire des matériaux observables macroscopiquement par la prise en compte de la microstructure. Il sera alors nécessaire de développer de nouveaux schémas d’homogénéisation pour les milieux non-standards. 

Afin d’établir le lien entre structure et réponse mécanique, l’équipe s’appuie sur un parc expérimental de plus en plus porté sur la caractérisation structurale (microtomographe à rayons X, spectroscopie infrarouge …) permettant une meilleure compréhension des propriétés mécaniques des matériaux. Numériquement, le but est d’améliorer les outils d’homogénéisation existants et de venir coupler ces derniers avec des méthodes de simulations probabilistes. Le dialogue expérimental/numérique, notamment par l’interaction avec les autres axes de l’équipe permettra de découpler les effets liés à la microstructure et aux conditions environnementales. Cette rationalisation du comportement mécanique observé expérimentalement permettra également de développer des lois de comportement tenant compte des différents phénomènes physico-chimiques impliqués.