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Institut PPRIME, UPR 3346, Institut de recherche de Poitiers

Etablissement: 
ISAE-ENSMA
Equipe: 
Département Physique et Mécanique des Matériaux , Axe Endommagement et Durabilité (ex-LMPM)
Mots clés méthodes: 
Mécanique expérimentale
Simulations numériques
Mots clés matériaux: 
Composites à matrice organique
Matrice thermoplastique ou thermodurcissable
Fibres de carbone, de verre ou d’origine végétale
Fibres courtes ou continues, tissées, UD ou bobinées.
Présentation Méthodes: 

 

Les recherches concernent les propriétés des matériaux à différentes échelles, du microscopique au macroscopique. La démarche vise à établir les relations qui existent entre la microstructure et les propriétés physiques/mécaniques par une approche à la fois expérimentale et théorique.

 

 

Les matériaux étudiés sont les composites à matrice organique. Les recherches sont menées sur des matériaux industriels, fonctionnels ou structuraux et sur des matériaux modèles choisis pour identifier les paramètres physiques pertinents.

Les méthodes de caractérisation physico-chimique, structurale et les équipements d’essais mécaniques couvrent les différentes échelles étudiées. Du point de vue de la modélisation, les développements concernent également toutes les échelles, de la microstructure jusqu’à l’endommagement et la fissuration de pièces industrielles.

L’activité de l'axe Endommagement et Durabilité est centrée sur la mécanique des matériaux et des structures dédiés en particulier aux domaines des transports – essentiellement aéronautiques - et de l’énergie.

 

La méthodologie d’approche de ces sujets scientifiques suit l’enchaînement : Essais représentatifs – Analyse microstructurale –Formulation d’hypothèses/lois de comportement –identification – simulation numérique – retour vers les essais.

 

 

Les objectifs scientifiques sont :


- l’amélioration de la connaissance du comportement et de prévision de la durabilité des matériaux dans des conditions proches des conditions d’usage (chargements cycliques, températures variables, agression de l’environnement par oxydation ou via l’humidité ou des gaz fragilisants),

 

- l’amélioration des matériaux en proposant aux élaborateurs des pistes d’optimisation des microstructures ou en étudiant de nouveaux matériaux (Ecomateriaux de nouvelle génération),

 

- l’amélioration de la connaissance des matériaux utilisés dans des situations aux limites de leurs capacités. Comprendre les mécanismes d’endommagement qui dégradent leurs propriétés et quantifier les risques encourus sont des informations essentielles pour les ingénieurs qui conçoivent et optimisent les structures. Une diminution des coefficients de sécurité respectés lors du dimensionnement (coefficients qui intègrent la méconnaissance) doit permettre par exemple d’élargir le domaine d’application des composites et polymères.

 

Ces objectifs répondent à des besoins sociétaux induits très important, puisque ce savoir est un préalable a l’allégement des structures mobiles et donc de leur consommation énergétique. L’élargissement des domaines d’utilisation des matériaux est aussi source d’innovation dans le domaine de l’énergie par exemple (réservoir et transport d’H2 et stockage de CO2) qui sont au coeur des changements de notre société.

 

 

Outils expérimentaux et numériques originaux
Comportement mécanique des polymères et des composites – Couplages multiphysiques
Les recherches développées portent sur l’identification et la modélisation des mécanismes de déformation et d’amorçage des dommages dans les matériaux composites et polymères structuraux. Les objectifs sont la caractérisation et la modélisation de la durabilité des polymères et composites ainsi que des couplages multi physiques induits par l’environnement agressif et/ou pénétrant.
On peut souligner plusieurs actions :
• la caractérisation des microstructures et micro-mécanismes de déformation et d’endommagement des polymères par MET avec l’acquisition en interne d’un cryo microtome. La généralisation des essais in situ sous MEB, et sous microtomographe X, acquis au laboratoire en 2013.
• le développement d‘essais thermo-mécaniques macroscopiques instrumentés en superposant chargement mécanique cyclique et chargement thermique (avec gradient) et environnement thermo-activé.
• le développement de systèmes dédiés à l’identification des couplages entre thermochimie et mécanique.
Adresse(s) postale(s): 
Address Name:
ENSMA
Supplément:
1 av. Clément Ader, BP40109
Code postal:
86961
Ville:
Futuroscope cedex