Thème 3 - De l’étude du comportement à la conception des structures composites et des matériaux architecturés


La conception et l’optimisation des structures visent le plus souvent une réduction des coûts tout en garantissant une augmentation des performances du système. Ce compromis est notamment réalisable en exploitant les potentialités des matériaux composites et plus généralement des matériaux architecturés. Le matériau a alors un rôle prédominant sur les performances de la structure.
Deux objectifs peuvent être dégagés : le premier consiste à maitriser l’influence du matériau, plus particulièrement dans le cas des matériaux composites, sur la conception des structures, le deuxième est la conception de matériaux architecturés pour répondre à des cahiers des charges très spécifiques.
Pour atteindre le premier objectif il est nécessaire d’analyser et de comprendre le comportement et les modes de dégradation des matériaux composites afin d’adapter et d’exploiter des modèles de prévision en adéquation avec les exigences inhérentes à la conception des structures. Un travail d’observation et de caractérisation aux différentes échelles du matériau doit être couplé à des modèles de comportement afin de dégager les phénomènes physiques et les paramètres gouvernant les performances de la structure étudiée. Les modèles retenus doivent notamment prendre en compte les interactions avec les procédés d’élaboration, les variabilités géométriques et matériau, les contraintes d’industrialisation, ...
Le deuxième objectif concerne des cahiers des charges très spécifiques, comportant des exigences multifonctionnelles et multi-physiques nécessitant la conception de matériaux adaptés qui sont le plus souvent des matériaux architecturés. Leurs comportements résultent du couplage de nombreux paramètres (propriétés des constituants, de l’architecture, des interfaces, des fractions volumiques, ...). Pour concevoir un matériau architecturé à partir des exigences fonctionnelles nous développons des méthodes permettant de sélectionner et d’optimiser ces paramètres. Des applications industrielles diverses nous permettent d’enrichir et de valider les démarches proposées.
La finalité de ces travaux de recherche est le développement de méthodologies et d’outils de caractérisation et de modélisation à la complexité maitrisée et adaptée à l’objectif industriel (pré-dimensionnement, optimisation, validation, certification).
Une présentation non exhaustive des activités de recherche est détaillée dans les fiches projet.
Etude du comportement et conception des assemblages de structures composites et multimatériaux. Transferts de charges aux interfaces, comportement et dégradation des substrats, influence des variabilités géométriques et matériaux, industrialisation, tolérancement, ...
Etude du comportement de réservoirs composites. Structures bobinées, composites épais, couplage perméabilité endommagement, couplage procédé matériau, essais multi instrumentés,...
Conception de matériaux architecturés : Sélection de matériaux, définition et optimisation d’architectures, incompatibilité des exigences fonctionnelles, problèmes multi physiques, rôle des interfaces,... Une présentation non exhaustive des activités de recherche est détaillée dans les fiches projet suivantes: